Człowiek od wieków stara się znaleźć wyjaśnienie wszystkich zagadek wszechświata. Na wiele pytań udało się już odpowiedzieć, jednak każda odpowiedź rodzi nowe pytania, dlatego naukowcy starają się opracować uniwersalną teorię opisującą wszystkie zjawiska we wszechświecie. Jak dotąd najlepszą teorią, jaką udało się opracować, jest teoria strun.
Pierwszą teorię strun opracowano, aby wyjaśnić zależność masy cząstki od jej własnego momentu pędu. Jak się okazało - teoria strun nie wyjaśniła tej zależności, za to dzięki niej wprowadzono do świata dotychczas nam znanych cząstek elementarnych, takich jak protony i elektrony, zupełnie nową teoretyczną cząstkę – grawiton. Według naukowców niewidzialne dla nas struny, które przenikają nasz świat są zbudowane właśnie m.in. z grawitonów, które tworzą łańcuchy i silnie oddziałują grawitacyjnie.
Dzisiaj tak naprawdę nie ma jednej teorii strun. Istnieje wiele teorii, które różnią się założeniami początkowymi. Jedne zakładają, że struny tworzą zamknięte, niemożliwe do rozerwania pętle, natomiast inne dopuszczają możliwość rozerwania się pętli i utworzenia prostych strun. Istnieje też podział teorii ze względu na występowanie fermionów.
Większość cząstek można podzielić na dwie grupy: fermiony i bozony. Fermionami są cząstki posiadające masę takie jak np. proton i neutron, natomiast bozony to cząstki które tej masy nie posiadają, za to mogą oddziaływać z innymi cząstkami. Przykładem bozonu jest foton lub grawiton. W teorii strun zakładającej istnienie fermionów, występuje supersymetria, czyli każdy bozon, posiada swojego „partnera” wśród fermionów, więc liczba bozonów i fermionów jest taka sama. Bozony są to cząstki, które oddziałują na fermiony i dzięki temu możemy zaobserwować np. oddziaływania grawitacyjne lub magnetyczne.
Teorie zakładające istnienie w strunach jedynie bozonów, są nazywane bozonowymi teoriami strun i według nich w strunach nie ma w ogóle fermionów, natomiast te teorie, które zakładają supersymetrię cząstek, nazywamy teoriami superstrun. I w tym momencie należy wspomnieć o wielowymiarowości wszechświata.
Według teorii strun poruszamy się w świecie, który przenika co najmniej 10 wymiarów.
Cztery z nich są dla nas obserwowalne. Pierwsze trzy tworzą siatkę, w której żyjemy i nadają wszystkiemu wymiary: wysokość, szerokość i głębokość, natomiast czwartym wymiarem jest czas. Teorie superstrun zakładają istnienie aż 10 wymiarów lub 11 (gdyby wliczyć zerowy wymiar, którym jest kropka kwantowa).
Fizyka kwantowa opisuje dokładnie pozostałe wymiary. Piąty wymiar można sobie wyobrazić jako rozgałęzienia na osi czasu, która przedstawia czwarty wymiar. Tak więc, piąty wymiar to nasze możliwości wyboru ścieżki życiowej. Szósty wymiar tworzą możliwe równoległe światy, czyli światy w których powstały zupełnie inne piąte wymiary niż w naszym. Inaczej mówiąc szósty wymiar zawiera wszystkie możliwe ścieżki rozwoju wszechświata od momentu powstania pierwszych cząstek. Siódmy wymiar sięga punktu wcześniejszego i zawiera w sobie nieskończoność, czyli punkt w którym zaczął powstawać nasz wszechświat. Ósmy wymiar jest jeszcze bardziej niezwykły, ponieważ posiada w sobie różne nieskończoności. W tym wymiarze znajdują się wszechświaty zupełnie różne od naszego, rządzące się zupełnie innymi prawami fizyki. Dziewiąty wymiar tworzy więź pomiędzy wszystkimi nieskończonościami znajdującymi się w ósmym wymiarze i daje możliwość przemieszczania się pomiędzy nimi. Dziesiąty wymiar to punkt w którym powstały wszystkie możliwe nieskończoności.
Co ciekawe modele matematyczne opisujące bozonową teorię strun zakładają istnienie aż 26 wymiarów, jednak nie potrafimy ich jeszcze dokładnie opisać. Naukowcy nie mają pojęcia co może znajdować się poza punktem dziesiątego wymiaru.
A gdzie w tym wszystkim wspomniane na początku grawitony? Otóż grawitony występują właśnie w innych wymiarach, które przenikają rzeczywistość. Struny w których znajdują się pozostałe wymiary są jednak tak małe, że nie jesteśmy w stanie ich zobaczyć żadną znaną człowiekowi metodą.
Teoria istnienia grawitonów to jeden z dowodów na istnienie innych wymiarów skręconych w mikroskopijne struny. Naukowcy już dawno stwierdzili, że teoretycznie w naszej rzeczywistości zaobserwować można jedynie szczątkowe oddziaływania grawitacyjne. Jednym z możliwych wyjaśnień tego zjawiska jest to, że pozostałe siły grawitacyjne są skumulowane właśnie w strunach i jedynie niewielka ich ilość wpływa na obserwowaną przez nas rzeczywistość.
Ciągle poszukuje się ujednoliconej teorii strun, tak zwanej M-teorii, która jednoznacznie opisałaby wszystkie zjawiska występujące w naszym wszechświecie jak i we wszechświatach równoległych. Potocznie mówi się, że M-teoria będzie teorią wszystkiego.
Istnieje jednak jeden poważny problem z opracowaniem teorii wszystkiego. Aby znaleźć rozwiązanie wszystkich zagadek wszechświata należałoby zapomnieć o dotychczasowych osiągnięciach nauki, ponieważ zostały one stworzone do opisu zaobserwowanych zjawisk i nie da się za pomocą dzisiejszej mechaniki kwantowej opisać tego, czego nie znamy. Aby powstawała M-teoria , należy najpierw stworzyć zupełnie nową abstrakcyjną naukę, ale czy to w ogóle jest w granicach ludzkich możliwości?
Właśnie dlatego teoria strun posiada wielu przeciwników. Krytycy mówią, że jest to teoria „bezpieczna”, ponieważ nie ma możliwości udowodnienia jej w żaden doświadczalny sposób. Również nie ma jak obalić tej teorii, ponieważ opiera się ona na przypuszczeniach i abstrakcyjnych założeniach. Jednak jeśli kiedykolwiek udałoby się znaleźć dowód doświadczalny na istnienie większej liczby wymiarów, byłoby to przełomowe wydarzenie w dziejach ludzkości, które wyznaczyłoby zupełnie nowe ścieżki dla naukowców.
Na zdjęciu: Michael Boris Green, współtwórca teorii superstrun.
źródło
