Historie a vlastnosti M-teorie

M-Theory je název jednotné verze teorie strun, navrhl v roce 1995 fyzik Edward Witten. V době návrhu existovalo 5 variant teorie strun, ale Witten předložil myšlenku, že každá byla projevem jediné základní teorie.

Witten a další identifikovali několik forem duality mezi teoriemi, které spolu s jistými předpoklady o povaze vesmíru by jim umožnily, aby byly všechny jedinou teorií: M-Teorie. Jednou z hlavních složek M-Theory je to, že vyžadovalo přidání další dimenze na vrchol již mnoho dalších dimenzí teorie strun, aby mohly být vztahy mezi teoriemi vypracoval.

V 80. a začátkem 90. let dosáhla strunová teorie kvůli problému bohatství něco problém. Aplikováním supersymetrie na teorii strun, do kombinované teorie superstrun, měli fyzici (včetně samotného Wittena) prozkoumala možné struktury těchto teorií a výsledná práce ukázala 5 odlišných verzí superstringu teorie. Výzkum dále ukázal, že byste mohli použít určité formy matematických transformací, nazývaných S-dualita a T-dualita, mezi různými verzemi teorie strun. Fyzici byli v rozpacích

Na fyzikální konferenci o teorii strun, která se konala na Univerzitě v jižní Kalifornii na jaře 1995, navrhl Edward Witten svůj předpoklad, že tyto duality budou brány vážně. Co když, on navrhl, fyzický význam těchto teorií je, že různé přístupy k teorii strun byly různé způsoby matematického vyjádření stejné základní teorie. Přestože neměl podrobnosti o této základní teorii zmapovány, navrhl pro ni jméno, M-Teorie.

Součástí myšlenky v samotném jádru teorie strun je, že čtyři dimenze (3 prostorové rozměry a jednorázová dimenze) našeho pozorovaného vesmíru mohou být vysvětlen tím, že uvažoval o vesmíru jako o tom, že má 10 rozměrů, ale pak „zhutňuje“ 6 z těchto rozměrů do sub-mikroskopické stupnice, která nikdy pozorováno. Sám Witten byl skutečně jedním z lidí, kteří tuto metodu vyvinuli již na začátku 80. let! Nyní navrhl udělat to samé tím, že předpokládal další dimenze, které by umožnily transformaci mezi různými variantami desetimenzionální teorie strun.

Nadšení z výzkumu, které vyplynulo z tohoto setkání, a pokus o odvození vlastností M-Theory, zahájil éru, kterou někteří nazývali „revolucí druhé strunové teorie“ nebo „druhou superstrunovou revolucí“.

Ačkoli fyzici stále neobjevili tajemství M-Teorie, identifikovali několik vlastností, které by teorie měla, kdyby se Wittenova domněnka ukázala být pravdou:

• 11 dimenze spacetime (tyto další dimenze by neměly být zaměňovány s myšlenkou ve fyzice a multiverse paralelních vesmírů)
• obsahuje řetězce a branes (původně nazývané membrány)
• metody použití kompaktizace k vysvětlení toho, jak se další rozměry zmenšují na čtyři rozměry prostoročasu, které pozorujeme
• duality a identifikace v teorii, které jí umožňují redukovat na zvláštní případy známých strunových teorií a nakonec na fyziku, kterou pozorujeme v našem vesmíru

To je nejasné co M v M-teorii má znamenat, ačkoli to je pravděpodobné, že to původně kandidovalo na “membránu” protože tito právě byli objeveni být klíčový element teorie strun. Sám sám byl na toto téma záhadný a uvedl, že význam M lze vybrat podle chuti. Možnosti zahrnují membránu, pána, kouzlo, tajemství atd. Skupina fyziků vedená z velké části Leonard Susskind, vyvinuli teorii Matrix, o které se domnívají, že by nakonec mohla kooptovat M, pokud by se někdy ukázalo, že je to pravda.

M-Teorie, stejně jako varianty teorie strun, má problém, že v současné době neprovádí žádné skutečné předpovědi, které by bylo možné testovat ve snaze potvrdit nebo vyvrátit teorii. Mnoho teoretických fyziků pokračuje ve výzkumu této oblasti, ale pokud máte více než dvě desetiletí výzkumu bez solidních výsledků, nadšení bezpochyby trochu zmizí. Neexistuje však žádný důkaz, který by tvrdil, že Wittenova domněnka o M-teorii je nepravdivá. Může se jednat o případ, kdy je neschopnost vyvrátit teorii, například tím, že se prokáže, že je vnitřně protichůdná nebo nějakým způsobem nekonzistentní, nejlepší, na kterou mohou fyzici v tuto chvíli doufat.