Teória strún je pokusom spojiť dva piliere fyziky 20. storočia - kvantovú mechaniku a teóriu relativity Alberta Einsteina s preklenovacím rámcom, ktorý dokáže vysvetliť všetku fyzickú realitu. Snaží sa to dosiahnuť tým, že predpokladá, že častice sú v skutočnosti jednorozmerné, strunové entity, ktorých vibrácie určujú vlastnosti častíc, napríklad ich hmotnosť a náboj.
Táto protinávrhová myšlienka bola prvýkrát vyvinutá v 60. a 70. rokoch 20. storočia, keď boli reťazce používané na modelovanie údajov pochádzajúcich zo subatomických kolízií v Európe. Reťazce poskytovali elegantný matematický spôsob opisovania silnej sily, jednej zo štyroch základných síl vo vesmíre, ktoré držia pohromade atómové jadrá.
Téma zostala okrajová mnoho rokov, až do „revolúcie teórie strún“ v roku 1984, keď teoretici Michael Green a John Schwarz produkovali rovnice, ktoré ukázali, ako struny zabránili určitým nekonzistentnostiam, ktoré sužujú modely, ktoré opisujú častice ako bodové objekty. Cambridge.
Toto prvé kvitnutie však nechalo vedcov s piatimi rôznymi teóriami vysvetľujúcimi, ako jednorozmerné reťazce oscilujú v 10-rozmernej realite. Druhá revolúcia nastala v roku 1995, keď fyzici ukázali, že všetky tieto odlišné myšlienky spolu súvisia a dajú sa kombinovať s inou teóriou zvanou supergravita, ktorá pracovala v 11 dimenziách. Tento prístup vytvoril súčasné stelesnenie teórie strún.
Rozlúštiť záhady
Teória strún je jednou z navrhovaných metód vytvárania teórie všetkého, modelu, ktorý opisuje všetky známe častice a sily a ktorý by nahradil štandardný model fyziky, ktorý dokáže vysvetliť všetko okrem gravitácie. Mnoho vedcov verí v teóriu strún kvôli svojej matematickej kráse. Rovnice teórie strún sa opisujú ako elegantné a jej opisy fyzického sveta sa považujú za mimoriadne uspokojivé.
Teória vysvetľuje gravitáciu prostredníctvom konkrétnej vibračnej struny, ktorej vlastnosti zodpovedajú vlastnostiam hypotetickej gravitácie, kvantovej mechanickej častice, ktorá nesie gravitačnú silu. To, že teória bizarne vyžaduje prácu 11 dimenzií - namiesto troch priestorov a času, ktoré bežne prežívame - neodradilo fyzikov, ktorí ich obhajujú. Jednoducho opísali, ako sú všetky ďalšie rozmery stočené do veľmi malého priestoru, rádovo 10 - 33 centimetrov, čo je dosť malé, že ich podľa NASA normálne nedokážeme zistiť.
Vedci použili teóriu strún, aby sa pokúsili odpovedať na základné otázky týkajúce sa vesmíru, ako napríklad to, čo sa deje vo vnútri čiernej diery, alebo na simuláciu kozmických procesov, ako je Veľký tresk. Niektorí vedci sa dokonca pokúsili použiť strunovú teóriu na zvládnutie temnej energie, tajomnej sily, ktorá urýchľuje rozširovanie priestoru a času.
Nekonečné prenasledovanie
Teória strún sa však v poslednom čase podrobila väčšej kontrole. Väčšina jeho predpovedí je pri súčasných technológiách nevyskúšateľná a mnohí vedci sa pýtajú, či nepadnú do nekonečnej králičej diery. V roku 2011 sa fyzici zišli v Americkom prírodovednom múzeu pre 11. výročnú debatu o Izákovi Asimovovi, aby prediskutovali, či má zmysel obrátiť sa na teóriu strún ako životaschopný opis reality.
„Naháňate ducha, alebo je zbierka z vás príliš hlúpa na to, aby ste na to prišli?“ škádlil Neila deGrasse Tysona, riaditeľa múzea Hayden Planetarium, ktorý zdôraznil, že pokrok v teórii strún bol v predchádzajúcich rokoch nerovnomerný.
Najnovšie výzvy teórie strún prišli zo samotného rámca, ktorý predpovedá existenciu potenciálne veľkého počtu jedinečných vesmírov až 10 ^ 500 (to je číslo 1, po ktorom nasleduje 500 núl). Zdalo sa, že toto mnohorozmerné prostredie poskytuje dostatok možností, aby v prípade, že by ich vedci preskúmali, narazili na tú, ktorá zodpovedala našej vlastnej verzii reality. V roku 2018 však vplyvný dokument naznačil, že ani jeden z týchto nespočetných hypotetických vesmírov nevyzerá ako náš vesmír; konkrétne každému chýba popis temnej energie, ako ju v súčasnosti chápeme.
„Teoretici strun navrhujú zdanlivo nekonečné množstvo matematických konštrukcií, ktoré nemajú žiadny známy vzťah k pozorovaniu,“ uviedla Sabine Hossenfelder, fyzikka z Frankfurtského inštitútu pre pokročilé štúdiá v Nemecku, ktorá kritizovala teóriu strún.
Iní vedci tvrdia, že teória strún jedného dňa prinesie výsledky. Fyzik Gordon Kane z Michiganskej univerzity v časopise Physics Today navrhol, že pri súčasných aktualizáciách by mohol veľký Hadron Collider v blízkej budúcnosti priniesť dôkazy o teórii strún. Ale konečný osud teórie nie je zatiaľ známy.
