M-teorijas vēsture un īpašības

M-teorija ir nosaukums vienotai versijas versijai stīgu teorija, kuru 1995. gadā ierosināja fiziķis Edvards Vitens. Priekšlikuma iesniegšanas laikā bija 5 stīgu teorijas varianti, taču Vitens izvirzīja domu, ka katrs no tiem ir vienas pamatā esošas teorijas izpausme.

Vitens un citi identificēja vairākas divējādības formas starp teorijām, kuras kopā ar noteiktām pieņēmumi par Visuma dabu varētu ļaut viņiem visiem būt vienai teorijai: M-teorija. Viena no galvenajām M teorijas sastāvdaļām ir tā, ka tai bija jāpievieno vēl viena dimensija jau virkne virkņu teorijas papildu dimensiju, lai varētu būt sakarības starp teorijām atrisinat.

Astoņdesmitajos un deviņdesmito gadu sākumā stīgu teorija bija nonākusi līdz problēmai bagātības pārpilnības dēļ. Piemērojot supersimetriju stīgu teorijai, kombinētajā virsstūra teorijā fiziķiem (ieskaitot pašu Vitenu) bija izpētīja šo teoriju iespējamās struktūras, un iegūtais darbs parādīja 5 atšķirīgas virslīgas versijas teorija. Pētījumi arī parādīja, ka starp dažādajām stīgu teorijas versijām var izmantot noteiktas matemātisko pārvērtību formas, ko sauc par S-dualitāti un T-dualitāti. Fizikiem bija zaudējumi

Fizikas konferencē par stīgu teoriju, kas notika Dienvidkalifornijas universitātē 1995. gada pavasarī, Edvards Vitens ierosināja savu minējumu, ka šīs divējādības ir jāuztver nopietni. Kas būtu, ja, pēc viņa domām, šo teoriju fiziskā nozīme būtu tāda, ka dažādās pieejas stīgu teorijai bija dažādi veidi, kā matemātiski izteikt vienu un to pašu pamatā esošo teoriju. Lai arī viņam nebija sīkas informācijas par šo pamat teoriju, viņš ieteica tās nosaukumu - M-teorija.

Daļa no pašas stīgu teorijas idejas ir tāda, ka mūsu novērotā Visuma četras dimensijas (3 telpas dimensijas un viena laika dimensija) var būt to izskaidro ar domāšanu, ka Visumam ir 10 dimensijas, bet pēc tam 6 no šīm dimensijām tiek "sablīvēts" submikroskopiskā mērogā, kas nekad nav novērotā. Patiešām, pats Vitens bija viens no cilvēkiem, kurš šo metodi bija izstrādājis jau 80. gadu sākumā! Tagad viņš ierosināja rīkoties tāpat, pieņemot papildu dimensijas, kas ļautu veikt pārvērtības starp dažādajiem 10 dimensiju virkņu teorijas variantiem.

Pētījuma entuziasms, kas radās no šīs sanāksmes, un mēģinājums iegūt M-teorijas īpašības, atklāja laikmetu, kuru daži ir nosaukuši par "otro stīgu teorijas revolūciju" vai "otro virslīgas revolūciju".

Lai arī fiziķi joprojām nav atklājuši M-teorijas noslēpumus, viņi ir identificējuši vairākas īpašības, kādas teorijai būtu, ja Vitena minējumi izrādītos patiesi:

• Kosmosa laika 11 dimensijas (šīs papildu dimensijas nevajadzētu sajaukt ar ideju fizikā multiverse paralēlu Visumu)
• satur virknes un klijas (sākotnēji sauktas par membrānām)
• sablīvēšanas metodes, lai izskaidrotu, kā papildu dimensijas samazinās līdz četrām mūsu novērotajām kosmosa laika dimensijām
• dualitātes un identifikācijas teorijā, kas ļauj tai samazināt līdz zināmiem virkņu teoriju gadījumiem un galu galā arī fizikā, ko novērojam mūsu Visumā

Nav skaidrs, ko nozīmē M-teorija, lai gan tas, visticamāk, sākotnēji apzīmēja “Membrāna”, jo tie tikko tika atklāti kā stīgu teorijas pamatelements. Pats Vitens ir bijis mīklains par šo tēmu, norādot, ka M gaumi var izvēlēties. Iespējas ietver membrānu, maģistru, maģiju, noslēpumu utt. Fiziķu grupa, kuru lielā mērā vada Leonards Susskinds, ir izstrādājuši matricas teoriju, kas, pēc viņu domām, varētu beidzot izvēlēties M, ja tā kādreiz tiks pierādīta.

M-teorijai, tāpat kā stīgu teorijas variantiem, ir tāda problēma, ka šobrīd tā neveic reālas prognozes, kuras varētu pārbaudīt, mēģinot apstiprināt vai atspēkot teoriju. Daudzi teorētiski fiziķi turpina pētīt šo jomu, taču, ja vairāk nekā divu gadu desmitu laikā jums nav pētījumu par stabiliem rezultātiem, entuziasms neapšaubāmi nedaudz mazinās. Tomēr nav pierādījumu, ka arī spēcīgi apgalvo, ka Vitena M-teorijas minējumi būtu nepatiesi. Tas var būt gadījums, kad nespēja atspēkot teoriju, piemēram, parādot, ka tā ir iekšēji pretrunīga vai savā ziņā pretrunīga, ir labākais, uz ko fiziķi šobrīd var cerēt.