Tvær hliðar myntarinnar titra á sama streng
Albert Einstein tókst aldrei að búa til sameinaða kenningu sem útskýrði allan heiminn í einni heildstæðu uppbyggingu. Á heila öld sameinuðu vísindamenn þrjá af fjórum þekktum eðliskraftum í það sem þeir kölluðu Standard Model. Hins vegar er enn eftir fjórði krafturinn, þyngdaraflið, sem passar ekki alveg inn í þessa ráðgátu.
Eða er það kannski?
Þökk sé uppgötvunum og ályktunum eðlisfræðinga sem tengjast hinum fræga bandaríska Princeton háskóla er nú skuggi af tækifæri til að samræma kenningar Einsteins við heim frumeinda, sem er stjórnað af skammtafræði.
Þó að það sé ekki enn „kenning um allt“, þá sýnir verkið sem unnið var fyrir meira en tuttugu árum og enn er verið að bæta við, ótrúleg stærðfræðileg mynstur. Kenning Einsteins um þyngdarafl með öðrum sviðum eðlisfræðinnar - fyrst og fremst með subatomic fyrirbæri.
Þetta byrjaði allt með fótsporum sem fundust á 90. áratugnum Igor Klebanov, prófessor í eðlisfræði við Princeton. Þó að í raun ættum við að fara enn dýpra, á áttunda áratugnum, þegar vísindamenn rannsökuðu minnstu undiratóma agnir sem kallast kvarkar.
Eðlisfræðingum fannst skrítið að sama hversu mikla orku róteindirnar rákust á, þá gátu kvarkarnir ekki sloppið — þeir héldust undantekningarlaust fastir inni í róteindunum.
Einn þeirra sem vann að þessu máli var Alexander Polyakoveinnig prófessor í eðlisfræði við Princeton. Í ljós kom að kvarkarnir eru „límdir“ saman af hinum þá nýju nafngreindu ögnum lofið mér. Um tíma töldu vísindamenn að glúónar gætu myndað „strengi“ sem tengja kvarka saman. Polyakov sá tengsl milli agnafræði og stru kenninguen gat ekki rökstutt þetta með neinum sönnunargögnum.
Á seinni árum fóru fræðimenn að gefa í skyn að grunnagnir væru í raun litlir bútar af titrandi strengjum. Þessi kenning hefur gengið vel. Sjónræn skýring þess getur verið eftirfarandi: rétt eins og titrandi strengur í fiðlu framkallar ýmis hljóð, þá ákvarða strengjatringur í eðlisfræði massa og hegðun agna.
Árið 1996, Klebanov, ásamt nemanda (og síðar doktorsnema) Stefán Gubser og nýdoktor Amanda Pete, notaði strengjafræði til að reikna út glúon, og bar svo niðurstöðurnar saman við strengjafræði fyrir.
Það kom liðsmönnum á óvart að báðar aðferðir skiluðu mjög svipuðum árangri. Ári síðar rannsakaði Klebanov frásogshraða svarthola og komst að því að í þetta skiptið passa þau nákvæmlega saman. Ári síðar, frægur eðlisfræðingur Juan Maldasena fann samsvörun milli sérstaks forms þyngdarafls og kenningar sem lýsir ögnum. Á síðari árum unnu aðrir vísindamenn að því og þróuðu stærðfræðilegar jöfnur.
Án þess að fara út í fínleika þessara stærðfræðiformúla, þá kom þetta allt út á það þyngdarafl og subatomic samspil agna eru eins og tvær hliðar á sama peningi. Annars vegar er þetta útbreidd útgáfa af þyngdarafl sem tekin er úr almennri afstæðiskenningu Einsteins frá 1915. Hins vegar er það kenning sem lýsir í grófum dráttum hegðun undiratóma agna og víxlverkun þeirra.
Verk Klebanovs var haldið áfram af Gubser, sem síðar varð prófessor í eðlisfræði við ... Princeton háskólann, auðvitað, en því miður lést hann fyrir nokkrum mánuðum. Það var hann sem hélt því fram í gegnum árin að hin mikla sameining fjögurra samskipta við þyngdarafl, þar á meðal notkun strengjafræðinnar, gæti tekið eðlisfræðina á nýtt stig.
Hins vegar verður að staðfesta stærðfræðilega ósjálfstæði á einhvern hátt með tilraunum og það er miklu verra. Enn sem komið er er engin tilraun til að gera þetta.
Sjá einnig:
