Teoria stringurilor poate dezlega nodul gordian al fizicii moderne

Constituenti fundamentali ai Universului, particulele identificate de fizicieni pâna în prezent ca apartinând Modelului Standard – electroni, neutrini, quarcuri s.a.m.d. – reprezinta un veritabil alfabet al materiei. Asemenea literelor – omoloagele lingvistice ale particulelor elementare – aceste elemente fundamentale reprezinta cele mai mici componente ale materiei identificate cu mijloacele pe care le poseda stiinta astazi. Conform celor observate pâna în prezent, se pare ca nu exista o substructura sau niste sub-particule care sa intre în componenta acestor constituenti fundamentali.

 

Teoria stringurilor (teoria sforilor, dupa cum mai este numita) sustine însa contrariul. Potrivit acestei teorii, daca am avea la dispozitie o tehnologie care sa ne permita sa vizualizam materia la un ordin de magnitudine mult inferior celui observabil cu instrumentele actuale, am constata ca aceste particule fundamentale nu sunt punctiforme, asa cum le descrie stiinta astazi, ci sunt constituite din minuscule bucle unidimensionale. Autorii si adeptii acestei teorii descriu stringurile (sau corzile, sforile etc.) ca pe niste filamente minuscule care vibreaza sau oscileaza într-o singura dimensiune.

Cu ce ne ajuta teoria stringurilor?

Desi nicidecum evident, simpla înlocuire a particulei elementare de tip punctiform cu stringuri rezolva o incompatibilitate majora a fizicii moderne, cea dintre mecanica cuantica si teoria generala a relativitatii (teorii incompatibile în forma lor actuala). Teoria stringurilor dezleaga astfel nodul gordian al fizicii teoretice contemporane. Aceasta este o realizare extraordinara, dar reprezinta doar unul din motivele pentru care teoria stringurilor s-a bucurat de un succes imens.

teoria stringurilor poate dezlega nodul gordian al fizicii

 Einstein si teoria unificata a câmpului

În anii în care Einstein uimea comunitatea stiintifica cu teoria relativitatii, fortele nucleare tare si slaba nu fusesera înca descoperite, iar cele doua forte fundamentale cunoscute pe atunci, gravitatia si electromagnetismul, pareau imposibil de descris în cadrul unei teorii unice. Einstein credea cu tarie în faptul ca natura poate fi descrisa în integralitatea sa pe baza unei teorii care sa demonstreze faptul ca aceste doua forte nu sunt decât manifestari diferite ale aceluiasi principiu fundamental unificator. Celebrul fizician a pornit într-o cautare ce avea sa dureze 30 de ani a unei asa-zise teorii unificate a câmpului. A fost cauza pentru care s-a izolat de comunitatea fizicienilor mai tineri care erau fascinati pe atunci de progresele înregistrate în zona mecanicii cuantice.

Desi fara succes si singur la vremea respectiva în initiativa sa de a gasi o teorie care sa descrie unitar Universul, timpul a dovedit ca întreprinderea lui Einstein a venit prea devreme. Ca de multe alte ori, Einstein fusese cu mult înaintea timpului sau. Dupa mai bine de o jumatate de secol, visul gasirii unei teorii unificate a devenit principala preocupare a fizicii teoretice. Iar o mare parte a comunitatii matematicienilor si fizicienilor considera ca teoria stringurilor este cel mai bun candidat în aceasta competitie. Plecând de la principiul ca la un nivel microscopic fundamental totul este format din corzi vibrante, teoria stringurilor ofera o platforma care reuseste sa descrie la nivel teoretic toate fortele si particulele fundamentale ale fizicii moderne.teoria m

 Particulele – manifestari ale vibratiei stringurilor

Teoria stringurilor introduce ideea ca toate proprietatile particulelor observabile care fac parte din ceea ce numim actualmente Modelul Standard (si e vorba atât despre particulele fundamentale, cât si despre particulele forte asociate cu cele patru forte fundamentale – electromagnetismul, gravitatia, fortele nucleare tare si slaba), proprietati precum masele si sarcinile lor electrice diferite, sunt rezultatul diverselor moduri în care un string poate sa vibreze. Asemenea corzilor unui violoncel sau ale unui pian, care au frecvente de rezonanta specifice – pe care urechea umana le percepe ca note muzicale diferite – la fel putem privi corzile din teoria stringurilor. Numai ca, în loc sa dea nastere diverselor note muzicale, fiecare dintre caracteristicile particulelor elementare ale Modelului Standard sunt determinate de sabloanele de oscilatie ale unor asa-zise stringuri. Electronul îsi datoreaza proprietatile unui anume tip de vibratie a stringurilor, quarcul-up unui alt model de oscilatie …

Departe de a fi o colectie de date experimentale haotice, proprietatile particulelor, asa cum reies ele din teoria stringurilor, sunt manifestari ale acelorasi caracteristici fizice: vibratiile sau oscilatiile unor corzi (denumite si bucle sau stringuri) – constituenti unidimensionali fundamentali ai materiei. Ideea se aplica si particulelor-forta, astfel ca totul, materie sau forta, devine interpretabil prin prisma oscilatiei acestor corzi, altfel spus a “notelor muzicale” pe care ele le produc.

Fizicienii sunt multumiti cu teoria stringurilor?

Desi teoria stringurilor pare a fi salutara din perspectiva unificarii celor doua teorii fundamentale, mecanica cuantica si teoria generala a relativitatii, aceasta teorie nu este înca îmbratisata de majoritatea fizicienilor. Principalul argument împotriva acesteia este imposibilitatea efectuarii de experimente care sa arate ca teoria are baze reale. Desi este o frumoasa constructie matematica, în acest moment al  istorie nu sunt posibile masuratori la o scara atât de mica precum cea la care ar putea fi observabile stringurile. Asadar, multi fizicieni privesc teoria stringurilor ca pe o simpla teorie, iar nu ca pe o descriere a realitatii.teoria stringurilor

Teoria M, o versiune prelungita a teoriei stringurilor

Exista in randul comunitatii stiintifice internationale unele teorii indraznete ce avanseaza posibilitatea ca intregul univers in care traim sa existe, de fapt, in interiorul unei gauri negre. In aceasta optica bizara, Universul dinaintea Big-Bang-ului este unul vast, infinit si cu o varsta inestimabila.

Oamenii de stiinta de la Princeton si Cambridge sustin ca mare parte din Univers este distrus in mod constant, atat ca timp cat si ca spatiu, de gaurile negre. In fiecare ciclu distructiv, numai o mica samanta de spatiu locuibil supravietuieste, dezvoltandu-se apoi dupa principiul Pasarii Phoenix, pentru a forma un nou univers cu ajutorul aparent atotputernicei materii intunecate.

Modelul este bazat pe Teoria M – o versiune prelungita a teoriei stringurilor. In cadrul acestui model, Universul este o regiune de membrane multidimensionale, denumite „brane” si este doar unul din multele universuri. Atunci cand aceste brane intra in coliziune unele cu celelalte, formeaza gaurile negre, nelocuibile, lasand in urma lor doar o mica portiune de spatiu pentru noi. Daca energia intunecata ar lipsi si nu ar umple aceste goluri, cateva astfel de cicluri ar anihila totul. Suna naucitor, dar asa cum un mare fizician spunea candva, problema nu este ca teoria e prea nebuneasca, ci tocmai ca nu este suficient de nebuneasca.

Sursa: Dailygalaxy, Science.com si Descopera.ro

Bogdan

Per aspera ad astra