Zgodovina in lastnosti M-teorije

M-Theory je ime za poenoteno različico teorija strun, ki ga je leta 1995 predlagal fizik Edward Witten. V času predloga je obstajalo 5 različic teorije strun, vendar je Witten predstavil idejo, da je vsaka manifestacija ene same osnovne teorije.

Witten in drugi so med teorijami opredelili več oblik dvojnosti, ki so skupaj z nekaterimi predpostavke o naravi vesolja bi lahko vsem omogočile eno samo teorijo: M-teorija. Ena glavnih komponent M-teorije je ta, da je bilo treba dodati še eno razsežnost na vrh že številne številne dimenzije teorije strun, da bi lahko obstajala razmerja med teorijami delal.

V osemdesetih in začetku devetdesetih je teorija strun povzročila nekaj težav zaradi obilice bogastva. Z uporabo superpersimetrije v teoriji strun, v kombinirano teorijo superstringov, so fiziki (vključno z Wittenom) imeli raziskal možne strukture teh teorij, iz tega dela pa je bilo prikazanih 5 različnih različic superstringa teorija. Raziskave so nadalje pokazale, da lahko med različnimi različicami teorije strun uporabljate določene oblike matematičnih transformacij, imenovane S-dvojnost in T-dvojnost. Fiziki so bili izgubljeni

Na fizični konferenci o teoriji strun, ki je bila spomladi leta 1995 na Univerzi v Južni Kaliforniji, je Edward Witten predlagal svojo domnevo, da bi bilo treba te dvojnosti jemati resno. Kaj, če je, kot je predlagal, fizični pomen teh teorij, je, da so različni pristopi k teoriji strun različni načini matematičnega izražanja iste osnovne teorije. Čeprav ni narisal podrobnosti te osnovne teorije, je predlagal ime M-Theory.

Del ideje v središču teorije strun je, da so štiri dimenzije (3 dimenzije prostora in ena časovna dimenzija) našega opazovanega vesolja lahko razloženo z mislijo na vesolje, da ima 10 dimenzij, potem pa "kompaktno" 6 teh dimenzij povzame v submikroskopsko lestvico, ki je nikoli opazili. Pravzaprav je bil sam Witten eden izmed ljudi, ki je to metodo razvil že v začetku osemdesetih let! Zdaj je predlagal, da storite isto, tako da prevzame dodatne dimenzije, ki bi omogočile preobrazbe med različnimi različicami 10-dimenzionalne teorije strun.

Navdušenje nad raziskavami, ki so se pojavile na tem srečanju, in poskusi pridobitve lastnosti M-teorije, začelo obdobje, ki so ga nekateri poimenovali "revolucija druge teorije strun" ali "druga superstring revolucija."

Čeprav fiziki še vedno niso razkrili skrivnosti M-teorije, so opredelili več lastnosti, ki bi jih teorija imela, če se izkaže, da je Wittenova domneva resnična:

• 11 dimenzij vesolja (teh dodatnih dimenzij ne smemo zamenjati z idejo v fiziki a multiverse vzporednih vesoljev)
• vsebuje strune in brane (prvotno imenovane membrane)
• metode kompaktiranja za razlago, kako se dodatne dimenzije zmanjšajo na štiri dimenzije prostora, ki jih opazujemo
• dualnosti in identifikacije znotraj teorije, ki ji omogočajo, da se omeji na posebne primere znanih teorij strunov in na koncu na fiziko, ki jo opazujemo v našem vesolju

Ni jasno, za kaj naj bi pomenila M v M-teoriji, čeprav je verjetno prvotno pomenila za "Membrano", saj so bile le-te odkrite kot ključni element teorije strun. Sam Witten se je na to temo zagovarjal in izjavil, da lahko pomen M izberemo po okusu. Možnosti vključujejo Membrano, Master, Magic, Mystery in tako naprej. Skupina fizikov, ki jo je v glavnem vodila: Leonard Susskind, so razvili Matrix Theory, za katero verjamejo, da bi lahko sčasoma sooblikovali M, če se kdaj izkaže, da je resnična.

M-Theory ima, tako kot različice teorije strun, težavo, da trenutno ne daje resničnih napovedi, ki bi jih bilo mogoče preizkusiti v poskusu, da bi teorijo potrdili ali ovrgli. Številni teoretični fiziki to področje še naprej raziskujejo, a ko imate več kot dve desetletji raziskav brez trdnih rezultatov, navdušenje nedvomno nekoliko popusti. Ni pa dokazov, da trdno trdi, da je tudi Wittenova M-teorija domneva napačna. Morda je to primer, ko je neuspeh pri oporekavanju teorije, na primer s tem, da bi pokazal, da je na nek način notranje protisloven ali nedosleden, najboljše, na kar se fiziki lahko nadejajo.