Çfarë është teoria e fijeve - shkurtimisht dhe e kuptueshme për dummies. Teoria e superstringut

Natyrisht, vargjet e universit nuk janë të ngjashme me ato që ne imagjinojmë. Në teorinë e fijeve, ato janë fije tepër të vogla vibruese të energjisë. Këto fije janë më shumë si "shirita gome" të vogla që mund të tunden, shtrihen dhe ngjeshen në të gjitha mënyrat. E gjithë kjo, megjithatë, nuk do të thotë se është e pamundur të "luhet" simfonia e Universit mbi to, sepse, sipas teoricienëve të fijeve, gjithçka që ekziston përbëhet nga këto "fije".

Kontradikta fizike

Në gjysmën e dytë të shekullit të 19-të, fizikantëve iu duk se asgjë serioze nuk mund të zbulohej më në shkencën e tyre. Fizika klasike besonte se nuk kishte probleme serioze në të dhe e gjithë struktura e botës dukej si një makinë e rregulluar në mënyrë të përsosur dhe e parashikueshme. Problemi, si zakonisht, ndodhi për shkak të marrëzive - një nga "retë" e vogla që mbeti ende në qiellin e qartë dhe të kuptueshëm të shkencës. Gjegjësisht, gjatë llogaritjes së energjisë së rrezatimit të një trupi absolutisht të zi (trup hipotetik që në çdo temperaturë thith plotësisht rrezatimin që bie mbi të, pavarësisht nga gjatësia e valës - NS). Llogaritjet treguan se energjia totale e rrezatimit të çdo trupi absolutisht të zi duhet të jetë pafundësisht e madhe. Për t'u larguar nga një absurditet kaq i dukshëm, shkencëtari gjerman Max Planck në vitin 1900 sugjeroi që drita e dukshme, rrezet X dhe të tjerët valët elektromagnetike mund të emetohet vetëm nga pjesë të caktuara diskrete të energjisë, të cilat ai i quajti kuantë. Me ndihmën e tyre, ishte e mundur të zgjidhej problemi i veçantë i një trupi absolutisht të zi. Megjithatë, pasojat e hipotezës kuantike për determinizmin nuk ishin realizuar ende. Derisa, në vitin 1926, një tjetër shkencëtar gjerman, Werner Heisenberg, formuloi parimin e famshëm të pasigurisë.

Thelbi i saj qëndron në faktin se, në kundërshtim me të gjitha deklaratat mbizotëruese më parë, natyra kufizon aftësinë tonë për të parashikuar të ardhmen në bazë të ligjeve fizike. Ne, natyrisht, po flasim për të ardhmen dhe të tashmen e grimcave nënatomike. Doli se ata sillen krejtësisht ndryshe nga mënyra se si bëjnë çdo gjë në makrokozmosin rreth nesh. Në nivelin subatomik, struktura e hapësirës bëhet e pabarabartë dhe kaotike. Bota e grimcave të vogla është aq e trazuar dhe e pakuptueshme saqë sfidon sensin e përbashkët. Hapësira dhe koha janë aq të përdredhura dhe të ndërthurura në të sa nuk ka koncepte të zakonshme të majta dhe djathtas, lart e poshtë, madje as para dhe pas. Nuk ka asnjë mënyrë për të thënë me siguri se në cilën pikë të hapësirës ndodhet aktualisht një grimcë e caktuar dhe cili është momenti i saj këndor. Ekziston vetëm një probabilitet i caktuar për të gjetur një grimcë në shumë rajone të hapësirë-kohës. Grimcat në nivelin nënatomik duket se janë "të lyer" në të gjithë hapësirën. Jo vetëm kaq, por vetë "statusi" i grimcave nuk është i përcaktuar: në disa raste ato sillen si valë, në të tjera ato shfaqin vetitë e grimcave. Kjo është ajo që fizikanët e quajnë dualitet valë-grimcë Mekanika kuantike.

Nivelet e strukturës së botës: 1. Niveli makroskopik - materia 2. Niveli molekular 3. Niveli atomik - protonet, neutronet dhe elektronet 4. Niveli nënatomik - elektroni 5. Niveli nënatomik - kuarkët 6. Niveli i vargut / ©Bruno P. Ramos

Në Teorinë e Përgjithshme të Relativitetit, sikur në një gjendje me ligje të kundërta, situata është thelbësisht e ndryshme. Hapësira duket të jetë si një trampolinë - një pëlhurë e lëmuar që mund të përkulet dhe shtrihet nga objektet me masë. Ata krijojnë deformime në hapësirë-kohë - atë që ne e përjetojmë si gravitet. Eshtë e panevojshme të thuhet, Teoria e Përgjithshme e Relativitetit harmonike, korrekte dhe e parashikueshme është në një konflikt të pazgjidhshëm me "huliganin ekscentrik" - Mekanika kuantike, dhe, si pasojë, makrobota nuk mund të "bëjë paqe" me mikrobotën. Këtu vjen në shpëtim teoria e fijeve.

Universi 2D. Grafiku poliedrik E8 / ©John Stembridge/Atlas of Lie Groups Project

Teoria e gjithçkaje

Teoria e fijeve mishëron ëndrrën e të gjithë fizikantëve për të bashkuar dy relativitetin e përgjithshëm dhe mekanikën kuantike thelbësisht kontradiktore, një ëndërr që përndiqte "ciganin dhe endacakin" më të madh Albert Einstein deri në fund të ditëve të tij.

Shumë shkencëtarë besojnë se gjithçka, nga vallëzimi i hollë i galaktikave deri te vallëzimi i çmendur i grimcave nënatomike, përfundimisht mund të shpjegohet vetëm me një parim themelor fizik. Ndoshta edhe një ligj i vetëm që bashkon të gjitha llojet e energjisë, grimcave dhe ndërveprimeve në një formulë elegante.

Relativiteti i përgjithshëm përshkruan një nga forcat më të famshme të Universit - gravitetin. Mekanika kuantike përshkruan tre forca të tjera: forcën e fortë bërthamore, e cila ngjit protonet dhe neutronet së bashku në atome, elektromagnetizmin dhe forcën e dobët, e cila është e përfshirë në zbërthimin radioaktiv. Çdo ngjarje në univers, nga jonizimi i një atomi deri në lindjen e një ylli, përshkruhet nga ndërveprimet e materies përmes këtyre katër forcave. Duke përdorur matematika më komplekse Ishte e mundur të tregohej se ndërveprimet elektromagnetike dhe të dobëta kanë një natyrë të përbashkët, duke i kombinuar ato në një ndërveprim të vetëm elektro-të dobët. Më pas, atyre iu shtua ndërveprim i fortë bërthamor - por graviteti nuk i bashkon në asnjë mënyrë. Teoria e fijeve është një nga kandidatët më seriozë për lidhjen e të katër forcave, dhe, për rrjedhojë, duke përqafuar të gjitha fenomenet në Univers - nuk është më kot që quhet edhe "Teoria e gjithçkaje".

Në fillim kishte një mit

Grafiku i funksionit beta të Euler-it me argumente reale / ©Flickr

Deri më tani, jo të gjithë fizikantët janë të kënaqur me teorinë e fijeve. Dhe në agimin e shfaqjes së saj, dukej pafundësisht larg realitetit. Vetë lindja e saj është një legjendë.

Në fund të viteve 1960, një fizikan i ri teorik italian, Gabriele Veneziano, po kërkonte ekuacione që mund të shpjegonin forcën e fortë bërthamore - "ngjitësin" jashtëzakonisht të fuqishëm që mban së bashku bërthamat e atomeve, duke lidhur protonet dhe neutronet së bashku. Sipas legjendës, një ditë ai rastësisht ra në një libër me pluhur mbi historinë e matematikës, në të cilin gjeti një funksion dyqind-vjeçar të shkruar fillimisht nga matematikani zviceran Leonhard Euler. Imagjinoni habinë e Venezianos kur zbuloi se funksioni i Euler-it, i cili për një kohë të gjatë i konsideruar asgjë më shumë se një kuriozitet matematikor, përshkruan këtë ndërveprim të fortë.

Si ishte në të vërtetë? Formula ishte ndoshta rezultati për vite të gjata Puna dhe rastësia e Venezianos ndihmuan vetëm në hedhjen e hapit të parë drejt zbulimit të teorisë së fijeve. Funksioni i Euler-it, i cili shpjegoi mrekullisht forcën e fortë, ka gjetur jetë të re.

Përfundimisht, ajo ra në sy të fizikanit të ri teorik amerikan Leonard Susskind, i cili pa se, para së gjithash, formula përshkruante grimcat që nuk kishin strukturën e brendshme dhe mund të vibronte. Këto grimca silleshin në atë mënyrë që nuk mund të ishin vetëm grimca pika. Susskind e kuptoi - formula përshkruan një fije që është si një brez elastik. Ajo jo vetëm që mund të shtrihej dhe kontraktohej, por edhe të lëkundet dhe të përpëlitej. Pasi përshkroi zbulimin e tij, Susskind prezantoi idenë revolucionare të vargjeve.

Fatkeqësisht, shumica dërrmuese e kolegëve të tij e përshëndetën teorinë shumë ftohtë.

Modeli standard

Në atë kohë, shkenca konvencionale përfaqësonte grimcat si pika dhe jo si vargje. Për vite me radhë, fizikanët kanë studiuar sjelljen e grimcave nënatomike duke i përplasur ato me shpejtësi të madhe dhe duke studiuar pasojat e këtyre përplasjeve. Doli se Universi është shumë më i pasur nga sa mund të imagjinohej. Ishte një "shpërthim popullsie" i vërtetë grimcat elementare. Studentët e diplomuar në fizikë vrapuan nëpër korridore duke bërtitur se kishin zbuluar një grimcë të re - nuk kishte as shkronja të mjaftueshme për t'i përcaktuar ato.

Por, mjerisht, në "maternitetin" e grimcave të reja, shkencëtarët nuk ishin në gjendje të gjenin kurrë përgjigjen e pyetjes - pse ka kaq shumë prej tyre dhe nga vijnë?

Kjo i shtyu fizikanët të bënin një parashikim të pazakontë dhe befasues - ata kuptuan se forcat në natyrë mund të shpjegohen edhe në terma të grimcave. Kjo do të thotë, ka grimca të materies, dhe ka grimca që mbartin ndërveprime. Për shembull, një foton është një grimcë drite. Sa më shumë nga këto grimca bartëse - të njëjtat fotone që shkëmbejnë grimcat e materies - aq më e ndritshme është drita. Shkencëtarët parashikuan se ky shkëmbim i veçantë i grimcave bartëse nuk është asgjë më shumë se ajo që ne e perceptojmë si forcë. Kjo u vërtetua nga eksperimentet. Kjo është mënyra se si fizikanët arritën t'i afroheshin ëndrrës së Ajnshtajnit për bashkimin e forcave.

Ndërveprimet ndërmjet grimcave të ndryshme në Modelin Standard / ©Wikimedia Commons

Shkencëtarët besojnë se nëse ne ecim përpara menjëherë pas Big Bengut, kur Universi ishte triliona gradë më i nxehtë, grimcat që mbartin elektromagnetizmin dhe forcën e dobët do të bëhen të padallueshme dhe do të kombinohen në një forcë të vetme të quajtur forca elektrodobët. Dhe nëse kthehemi edhe më tej në kohë, ndërveprimi elektro i dobët do të kombinohej me atë të fortë në një "superfuqi" totale.

Edhe pse e gjithë kjo është ende në pritje për t'u provuar, mekanika kuantike shpjegoi papritur se si tre nga katër forcat ndërveprojnë në nivelin nënatomik. Dhe ajo e shpjegoi bukur dhe vazhdimisht. Kjo pamje koherente e ndërveprimeve më në fund u bë e njohur si Modeli Standard. Por, mjerisht, edhe në këtë teori të përsosur kishte një të tillë një problem i madh- nuk përfshinte forcën më të famshme të nivelit makro - gravitetin.

©Wikimedia Commons

Graviton

Për teorinë e fijeve, e cila ende nuk kishte pasur kohë të "lulëzonte", "vjeshta" përmbante shumë probleme që nga lindja e saj. Për shembull, llogaritjet e teorisë parashikuan ekzistencën e grimcave, të cilat, siç u vërtetua shpejt, nuk ekzistojnë. Ky është i ashtuquajturi tachyon - një grimcë që lëviz në vakum më shpejt se drita. Ndër të tjera, rezultoi se teoria kërkon deri në 10 dimensione. Nuk është për t'u habitur që kjo ka qenë shumë konfuze për fizikanët, pasi është padyshim më e madhe se ajo që shohim.

Deri në vitin 1973, vetëm disa fizikantë të rinj ende po luftonin me misteret e teorisë së fijeve. Njëri prej tyre ishte fizikani teorik amerikan John Schwartz. Për katër vjet, Schwartz u përpoq të zbuste ekuacionet e padisiplinuara, por pa dobi. Ndër problemet e tjera, një nga këto ekuacione vazhdoi të përshkruante një grimcë misterioze që nuk kishte masë dhe nuk ishte vëzhguar në natyrë.

Shkencëtari kishte vendosur tashmë të braktiste biznesin e tij katastrofik, dhe më pas i erdhi në mendje - ndoshta ekuacionet e teorisë së fijeve përshkruajnë gjithashtu gravitetin? Sidoqoftë, kjo nënkuptonte një rishikim të dimensioneve të "heronjve" kryesorë të teorisë - vargjeve. Duke supozuar se vargjet janë miliarda e miliarda herë më të vogla se një atom, "stringers" e kthyen disavantazhin e teorisë në avantazhin e saj. Grimca misterioze nga e cila John Schwartz ishte përpjekur me kaq këmbëngulje të hiqte, tani veproi si një graviton - një grimcë që ishte kërkuar prej kohësh dhe që do të lejonte gravitetin të transferohej në nivelin kuantik. Kështu e plotësoi teoria e fijeve enigmën me gravitetin, i cili mungonte në Modelin Standard. Por, mjerisht, edhe ndaj këtij zbulimi komuniteti shkencor nuk reagoi në asnjë mënyrë. Teoria e fijeve mbeti në prag të mbijetesës. Por kjo nuk e ndaloi Schwartz-in. Vetëm një shkencëtar donte t'i bashkohej kërkimit të tij, i gatshëm të rrezikonte karrierën e tij për hir të vargjeve misterioze - Michael Green.

Fizikani teorik amerikan John Schwartz dhe Michael Green

©Instituti i Teknologjisë i Kalifornisë/elementy.ru

Çfarë arsyesh ka për të menduar se graviteti u bindet ligjeve të mekanikës kuantike? Për zbulimin e këtyre “themeleve” në vitin 2011, ajo u shpërblye Çmimi Nobël në fizikë. Ai konsistonte në faktin se zgjerimi i Universit nuk po ngadalësohet, siç mendohej dikur, por, përkundrazi, po përshpejtohet. Ky përshpejtim shpjegohet me veprimin e një "antigraviteti" të veçantë, i cili është disi karakteristik për hapësirën boshe të vakumit të hapësirës. Nga ana tjetër, në nivelin kuantik, asgjë absolutisht "bosh" nuk mund të jetë - në një vakum, grimcat nënatomike shfaqen vazhdimisht dhe zhduken menjëherë. Kjo "dridhje" e grimcave besohet të jetë përgjegjëse për ekzistencën e energjisë së errët "anti-gravitetit" që mbush hapësirën boshe.

Në një kohë, ishte Albert Ajnshtajni, i cili deri në fund të jetës së tij nuk pranoi kurrë parimet paradoksale të mekanikës kuantike (të cilat ai vetë i parashikoi), sugjeroi ekzistencën e kësaj forme energjie. Duke ndjekur traditën e filozofisë klasike greke, Aristoteli, me besimin e tij në përjetësinë e botës, Ajnshtajni refuzoi të besonte atë që parashikonte teoria e tij, domethënë, se universi kishte një fillim. Për të "përjetësuar" universin, Ajnshtajni madje futi një konstante të caktuar kozmologjike në teorinë e tij, dhe kështu përshkroi energjinë e hapësirës boshe. Për fat të mirë, pas disa vitesh u bë e qartë se Universi nuk është aspak një formë e ngrirë, se ai po zgjerohet. Pastaj Ajnshtajni braktisi konstantën kozmologjike, duke e quajtur atë "llogaritjen e gabuar më të madhe të jetës së tij".

Sot shkenca e di se energjia e errët ekziston ende, megjithëse dendësia e saj është shumë më e ulët se ajo që supozoi Ajnshtajni (problemi i densitetit të energjisë së errët, nga rruga, është një nga misteret më të mëdha të fizikës moderne). Por sado e vogël të jetë vlera e konstantës kozmologjike, është mjaft e mjaftueshme për të verifikuar që efektet kuantike në gravitet ekzistojnë.

Kukulla me fole nënatomike

Pavarësisht gjithçkaje, në fillim të viteve 1980, teoria e fijeve kishte ende kontradikta të pazgjidhshme, të quajtura anomali në shkencë. Schwartz dhe Green u përpoqën t'i eliminonin ato. Dhe përpjekjet e tyre nuk ishin të kota: shkencëtarët ishin në gjendje të eliminonin disa nga kontradiktat në teori. Imagjinoni habinë e këtyre të dyve, tashmë të mësuar me faktin se teoria e tyre u shpërfill, kur shpërtheu reagimi i komunitetit shkencor. botën shkencore. Në më pak se një vit, numri i teoricienëve të fijeve është rritur në qindra njerëz. Pikërisht atëherë teorisë së fijeve iu dha titulli Teoria e gjithçkaje. Teoria e re dukej e aftë për të përshkruar të gjithë përbërësit e universit. Dhe këta janë komponentët.

Çdo atom, siç e dimë, përbëhet nga grimca edhe më të vogla - elektrone, të cilat rrotullohen rreth një bërthame të përbërë nga protone dhe neutrone. Protonet dhe neutronet, nga ana tjetër, përbëhen nga grimca edhe më të vogla - kuarke. Por teoria e fijeve thotë se nuk përfundon me kuarkë. Kuarkët përbëhen nga fije të vogla energjie të përdredhura që i ngjajnë fijeve. Secila prej këtyre vargjeve është e paimagjinueshme e vogël. Aq i vogël sa nëse një atom do të zmadhohej në madhësinë e sistemit diellor, vargu do të kishte madhësinë e një peme. Ashtu si dridhjet e ndryshme të një vargu violonçeli krijojnë atë që ne dëgjojmë si nota të ndryshme muzikore, mënyra të ndryshme(mënyrat) dridhjet e vargut u japin grimcave të tyren veti unike– masë, ngarkesë etj. A e dini se si, duke folur relativisht, protonet në majë të thoit tuaj ndryshojnë nga gravitoni ende i pazbuluar? Vetëm nga koleksioni i vargjeve të vogla që i përbëjnë ato dhe nga mënyra se si ato vargje dridhen.

Sigurisht, e gjithë kjo është më se befasuese. Që nga koha e Greqisë së Lashtë, fizikanët janë mësuar me faktin se gjithçka në këtë botë përbëhet nga diçka si topa, grimca të vogla. Dhe kështu, duke mos pasur kohë të mësohen me sjelljen e palogjikshme të këtyre topave, që rrjedh nga mekanika kuantike, atyre u kërkohet të braktisin plotësisht paradigmën dhe të veprojnë me një lloj copëz spageti...

Dimensioni i pestë

Megjithëse shumë shkencëtarë e quajnë teorinë e fijeve një triumf të matematikës, disa probleme mbeten ende me të - më e rëndësishmja, mungesa e çdo mundësie për ta testuar atë eksperimentalisht në të ardhmen e afërt. Asnjë instrument i vetëm në botë, as ekzistues dhe as i aftë për t'u shfaqur në të ardhmen, nuk është i aftë të "shohë" telat. Prandaj, disa shkencëtarë, meqë ra fjala, shtrojnë edhe pyetjen: a është teoria e fijeve një teori e fizikës apo e filozofisë?.. Vërtetë, të shohësh vargjet "me sytë e tu" nuk është aspak e nevojshme. Provimi i teorisë së fijeve kërkon, më tepër, diçka tjetër - që tingëllon si fantashkencë - konfirmimin e ekzistencës së dimensioneve shtesë të hapësirës.

Për çfarë bëhet fjalë? Të gjithë jemi mësuar me tre dimensione të hapësirës dhe një kohë. Por teoria e fijeve parashikon praninë e dimensioneve të tjera - ekstra. Por le të fillojmë me radhë.

Në fakt, ideja e ekzistencës së dimensioneve të tjera lindi pothuajse njëqind vjet më parë. I erdhi në mendje matematikani gjerman i panjohur në atë kohë Theodor Kaluza në vitin 1919. Ai sugjeroi mundësinë e një dimensioni tjetër në Universin tonë që ne nuk e shohim. Albert Einstein mësoi për këtë ide dhe në fillim i pëlqeu shumë. Më vonë, megjithatë, ai dyshoi në korrektësinë e tij dhe vonoi botimin e Kaluza për dy vjet të tërë. Megjithatë, në fund të fundit, artikulli u botua dhe dimensioni shtesë u bë një lloj hobi për gjeniun e fizikës.

Siç e dini, Ajnshtajni tregoi se graviteti nuk është gjë tjetër veçse një deformim i dimensioneve të hapësirë-kohës. Kaluza sugjeroi që elektromagnetizmi mund të jetë gjithashtu valëzime. Pse nuk e shohim? Kaluza gjeti përgjigjen për këtë pyetje - valët e elektromagnetizmit mund të ekzistojnë në një shtesë, dimension i fshehur. Por ku është?

Përgjigja për këtë pyetje u dha nga fizikani suedez Oskar Klein, i cili sugjeroi se dimensioni i pestë i Kaluzës është palosur miliarda herë më i fortë se madhësia e një atomi të vetëm, prandaj ne nuk mund ta shohim atë. Ideja e këtij dimensioni të vogël që është rreth nesh është në qendër të teorisë së fijeve.

Një nga format e propozuara të dimensioneve shtesë të përdredhura. Brenda secilës prej këtyre formave, një varg vibron dhe lëviz - përbërësi kryesor i Universit. Çdo formë është gjashtë-dimensionale - sipas numrit të gjashtë dimensioneve shtesë / ©Wikimedia Commons

Dhjetë dimensione

Por në fakt, ekuacionet e teorisë së fijeve nuk kërkojnë as një, por gjashtë dimensione shtesë (në total, me katër që njohim, janë saktësisht 10 të tilla). Ata të gjithë kanë një shumë të përdredhur dhe të përdredhur formë komplekse. Dhe gjithçka është e paimagjinueshme e vogël.

Si mund të ndikojnë këto matje të vogla tek ne Bote e madhe? Sipas teorisë së fijeve, është vendimtare: për të, forma përcakton gjithçka. Kur shtypni butona të ndryshëm në një saksofon, merrni tinguj të ndryshëm. Kjo ndodh sepse kur shtypni një tast të caktuar ose kombinim tastesh, ndryshoni formën e hapësirës në instrumentin muzikor ku qarkullon ajri. Falë kësaj, lindin tinguj të ndryshëm.

Teoria e fijeve sugjeron që dimensionet shtesë të lakuara dhe të përdredhura të hapësirës shfaqen në mënyrë të ngjashme. Format e këtyre dimensioneve shtesë janë komplekse dhe të larmishme, dhe secila bën që vargu i vendosur brenda dimensioneve të tilla të lëkundet ndryshe pikërisht për shkak të formave të tyre. Në fund të fundit, nëse supozojmë, për shembull, se një varg dridhet brenda një ene, dhe tjetri brenda një borie të lakuar, këto do të jenë dridhje krejtësisht të ndryshme. Sidoqoftë, nëse besoni në teorinë e fijeve, në realitet format e dimensioneve shtesë duken shumë më komplekse se një enë.

Si funksionon bota

Shkenca sot njeh një grup numrash që janë konstantet themelore të Universit. Janë ata që përcaktojnë vetitë dhe karakteristikat e gjithçkaje që na rrethon. Ndër konstante të tilla janë, për shembull, ngarkesa e një elektroni, konstanta gravitacionale, shpejtësia e dritës në vakum... Dhe nëse këto numra i ndryshojmë edhe me një numër të parëndësishëm herë, pasojat do të jenë katastrofike. Supozoni se kemi rritur fuqinë e ndërveprimit elektromagnetik. Cfare ndodhi? Mund të zbulojmë papritur se jonet fillojnë të zmbrapsin njëri-tjetrin më fort dhe shkrirja bërthamore, e cila i bën yjet të shkëlqejnë dhe të lëshojnë nxehtësi, papritmas dështon. Të gjithë yjet do të fiken.

Por çfarë lidhje ka teoria e fijeve me dimensionet e saj shtesë? Fakti është se, sipas tij, janë dimensionet shtesë që përcaktojnë vlerën e saktë të konstantave themelore. Disa forma matjeje bëjnë që një varg të lëkundet në një mënyrë të caktuar dhe të prodhojë atë që ne e shohim si foton. Në forma të tjera, vargjet dridhen ndryshe dhe prodhojnë një elektron. Me të vërtetë, Zoti është në "gjërat e vogla" - janë këto forma të vogla që përcaktojnë të gjitha konstantet themelore të kësaj bote.

Teoria e superstringut

Në mesin e viteve 1980, teoria e fijeve mori një pamje madhështore dhe të rregullt, por brenda monumentit kishte konfuzion. Në vetëm pak vite, janë shfaqur deri në pesë versione të teorisë së fijeve. Dhe megjithëse secila prej tyre është e ndërtuar mbi vargje dhe dimensione shtesë (të pesë versionet janë të kombinuara në teori e përgjithshme superstrings - NS), këto versione ndryshonin ndjeshëm në detaje.

Pra, në disa versione vargjet kishin skajet e hapura, në të tjera ato ngjanin me unaza. Dhe në disa versione, teoria madje kërkonte jo 10, por deri në 26 dimensione. Paradoksi është se të pesë versionet sot mund të quhen po aq të vërteta. Por cili e përshkruan vërtet Universin tonë? Ky është një tjetër mister i teorisë së fijeve. Kjo është arsyeja pse shumë fizikanë hoqën dorë përsëri nga teoria e "çmendur".

Por më së shumti problemi kryesor vargjet, siç është përmendur tashmë, është e pamundur (të paktën tani për tani) të vërtetohet prania e tyre në mënyrë eksperimentale.

Megjithatë, disa shkencëtarë ende thonë se gjenerata e ardhshme e përshpejtuesve ka një mundësi shumë minimale, por gjithsesi për të testuar hipotezën e dimensioneve shtesë. Edhe pse shumica, natyrisht, janë të sigurt se nëse kjo është e mundur, atëherë, mjerisht, nuk do të ndodhë shumë shpejt - të paktën në dekada, në maksimum - edhe në njëqind vjet.

A keni menduar ndonjëherë se Universi është si një violonçel? Kjo është e drejtë - ajo nuk erdhi. Sepse Universi nuk është si një violonçel. Por kjo nuk do të thotë se nuk ka vargje. Le të flasim për Teorinë e Stringut sot.

Kontradikta fizike

Llogaritjet treguan se energjia totale e rrezatimit të çdo trupi absolutisht të zi duhet të jetë pafundësisht e madhe. Për t'u larguar nga një absurditet kaq i dukshëm, shkencëtari gjerman Max Planck në vitin 1900 propozoi që drita e dukshme, rrezet X dhe valë të tjera elektromagnetike mund të emetohen vetëm nga pjesë të caktuara diskrete të energjisë, të cilat ai i quajti kuanta. Me ndihmën e tyre, ishte e mundur të zgjidhej problemi i veçantë i një trupi absolutisht të zi. Megjithatë, pasojat e hipotezës kuantike për determinizmin nuk ishin realizuar ende. Derisa, në vitin 1926, një tjetër shkencëtar gjerman, Werner Heisenberg, formuloi parimin e famshëm të pasigurisë.

Nuk ka asnjë mënyrë për të thënë me siguri se në cilën pikë të hapësirës ndodhet aktualisht një grimcë e caktuar dhe cili është momenti i saj këndor. Ekziston vetëm një probabilitet i caktuar për të gjetur një grimcë në shumë rajone të hapësirë-kohës. Grimcat në nivelin nënatomik duket se janë "të lyer" në të gjithë hapësirën. Jo vetëm kaq, por vetë "statusi" i grimcave nuk është i përcaktuar: në disa raste ato sillen si valë, në të tjera ato shfaqin vetitë e grimcave. Kjo është ajo që fizikanët e quajnë dualiteti valë-grimcë e mekanikës kuantike.

Në Teorinë e Përgjithshme të Relativitetit, sikur në një gjendje me ligje të kundërta, situata është thelbësisht e ndryshme. Hapësira duket të jetë si një trampolinë - një pëlhurë e lëmuar që mund të përkulet dhe shtrihet nga objektet me masë. Ata krijojnë deformime në hapësirë-kohë - atë që ne e përjetojmë si gravitet. Eshtë e panevojshme të thuhet se Teoria e Përgjithshme e Relativitetit harmonike, korrekte dhe e parashikueshme është në një konflikt të pazgjidhshëm me "huliganin e çuditshëm" - mekanikën kuantike, dhe, si rezultat, makrobota nuk mund të "bëjë paqe" me mikrobotën. Këtu vjen në shpëtim teoria e fijeve.

Universi 2D. Grafiku poliedrik E8 Teoria e gjithçkaje

Me ndihmën e matematikës më komplekse, u arrit të tregohej se ndërveprimet elektromagnetike dhe të dobëta kanë një natyrë të përbashkët, duke i kombinuar ato në një ndërveprim të vetëm elektro-të dobët. Më pas, atyre iu shtua ndërveprim i fortë bërthamor - por graviteti nuk i bashkon në asnjë mënyrë. Teoria e fijeve është një nga kandidatët më seriozë për lidhjen e të katër forcave, dhe, për rrjedhojë, duke përqafuar të gjitha fenomenet në Univers - nuk është më kot që quhet edhe "Teoria e gjithçkaje".

Në fillim kishte një mit

Deri më tani, jo të gjithë fizikantët janë të kënaqur me teorinë e fijeve. Dhe në agimin e shfaqjes së saj, dukej pafundësisht larg realitetit. Vetë lindja e saj është një legjendë.

Grafiku i funksionit beta të Euler-it me argumente reale

Në fund të viteve 1960, një fizikan i ri teorik italian, Gabriele Veneziano, po kërkonte ekuacione që mund të shpjegonin forcën e fortë bërthamore - "ngjitësin" jashtëzakonisht të fuqishëm që mban së bashku bërthamat e atomeve, duke lidhur protonet dhe neutronet së bashku. Sipas legjendës, një ditë ai rastësisht ra në një libër me pluhur mbi historinë e matematikës, në të cilin gjeti një funksion dyqind-vjeçar të shkruar fillimisht nga matematikani zviceran Leonhard Euler. Imagjinoni habinë e Venezianos kur zbuloi se funksioni Euler, i konsideruar prej kohësh asgjë më shumë se një kuriozitet matematikor, përshkroi këtë ndërveprim të fortë.

Si ishte në të vërtetë? Formula ishte ndoshta rezultat i punës shumëvjeçare të Venezianos dhe rasti vetëm ndihmoi në hedhjen e hapit të parë drejt zbulimit të teorisë së fijeve. Funksioni i Euler-it, i cili shpjegoi mrekullisht forcën e fortë, ka gjetur jetë të re.

Përfundimisht, ajo ra në sy të fizikanit të ri teorik amerikan Leonard Susskind, i cili pa se, para së gjithash, formula përshkruante grimcat që nuk kishin strukturë të brendshme dhe mund të vibronin. Këto grimca silleshin në atë mënyrë që nuk mund të ishin vetëm grimca pika. Susskind e kuptoi - formula përshkruan një fije që është si një brez elastik. Ajo jo vetëm që mund të shtrihej dhe kontraktohej, por edhe të lëkundet dhe të përpëlitej. Pasi përshkroi zbulimin e tij, Susskind prezantoi idenë revolucionare të vargjeve.

Fatkeqësisht, shumica dërrmuese e kolegëve të tij e përshëndetën teorinë shumë ftohtë.

Modeli standard

Në atë kohë, shkenca konvencionale përfaqësonte grimcat si pika dhe jo si vargje. Për vite me radhë, fizikanët kanë studiuar sjelljen e grimcave nënatomike duke i përplasur ato me shpejtësi të madhe dhe duke studiuar pasojat e këtyre përplasjeve. Doli se Universi është shumë më i pasur nga sa mund të imagjinohej. Ishte një "shpërthim i popullatës" i vërtetë i grimcave elementare. Studentët e diplomuar në fizikë vrapuan nëpër korridore duke bërtitur se kishin zbuluar një grimcë të re - nuk kishte as shkronja të mjaftueshme për t'i përcaktuar ato. Por, mjerisht, në "maternitetin" e grimcave të reja, shkencëtarët nuk ishin në gjendje të gjenin kurrë përgjigjen e pyetjes - pse ka kaq shumë prej tyre dhe nga vijnë?

Edhe pse e gjithë kjo është ende në pritje për t'u provuar, mekanika kuantike shpjegoi papritur se si tre nga katër forcat ndërveprojnë në nivelin nënatomik. Dhe ajo e shpjegoi bukur dhe vazhdimisht. Kjo pamje koherente e ndërveprimeve më në fund u bë e njohur si Modeli Standard. Por, mjerisht, kjo teori e përsosur kishte një problem të madh - nuk përfshinte forcën më të famshme të nivelit makro - gravitetin.

Ndërveprimet ndërmjet grimcave të ndryshme në Modelin Standard
Graviton

Kukulla me fole nënatomike

Pavarësisht gjithçkaje, në fillim të viteve 1980, teoria e fijeve kishte ende kontradikta të pazgjidhshme, të quajtura anomali në shkencë. Schwartz dhe Green u përpoqën t'i eliminonin ato. Dhe përpjekjet e tyre nuk ishin të kota: shkencëtarët ishin në gjendje të eliminonin disa nga kontradiktat në teori. Imagjinoni habinë e këtyre të dyve, tashmë të mësuar me faktin se teoria e tyre u shpërfill, kur reagimi i komunitetit shkencor hodhi në erë botën shkencore. Në më pak se një vit, numri i teoricienëve të fijeve është rritur në qindra njerëz. Pikërisht atëherë teorisë së fijeve iu dha titulli Teoria e gjithçkaje. Teoria e re dukej e aftë për të përshkruar të gjithë përbërësit e universit. Dhe këta janë komponentët.

Aq i vogël sa nëse një atom do të zmadhohej në madhësinë e sistemit diellor, vargu do të kishte madhësinë e një peme. Ashtu si dridhjet e ndryshme të një vargu violonçel krijojnë atë që dëgjojmë, ashtu si notat e ndryshme muzikore, mënyrat (mënyrat) e ndryshme të vibrimit të një vargu u japin grimcave vetitë e tyre unike - masën, ngarkesën, etj. A e dini se si, duke folur relativisht, protonet në majë të thoit tuaj ndryshojnë nga gravitoni ende i pazbuluar? Vetëm nga koleksioni i vargjeve të vogla që i përbëjnë ato dhe nga mënyra se si ato vargje dridhen.

Dimensioni i pestë

Dhjetë dimensione

Por në fakt, ekuacionet e teorisë së fijeve nuk kërkojnë as një, por gjashtë dimensione shtesë (në total, me katër që njohim, janë saktësisht 10 të tilla). Ata të gjithë kanë një formë komplekse shumë të përdredhur dhe të lakuar. Dhe gjithçka është e paimagjinueshme e vogël.

Si mund të ndikojnë këto matje të vogla në botën tonë të madhe? Sipas teorisë së fijeve, është vendimtare: për të, forma përcakton gjithçka. Kur shtypni butona të ndryshëm në një saksofon, merrni tinguj të ndryshëm. Kjo ndodh sepse kur shtypni një tast të caktuar ose kombinim tastesh, ndryshoni formën e hapësirës në instrumentin muzikor ku qarkullon ajri. Falë kësaj, lindin tinguj të ndryshëm.

Si funksionon bota

Teoria e superstringut

Në mesin e viteve 1980, teoria e fijeve mori një pamje madhështore dhe të rregullt, por brenda monumentit kishte konfuzion. Në vetëm pak vite, janë shfaqur deri në pesë versione të teorisë së fijeve. Dhe megjithëse secila prej tyre është ndërtuar mbi vargje dhe dimensione shtesë (të pesë versionet janë të kombinuara në teorinë e përgjithshme të superstrings - NS), këto versione ndryshuan ndjeshëm në detaje.

Por problemi kryesor i vargjeve, siç u përmend tashmë, është pamundësia (të paktën tani për tani) për të provuar praninë e tyre në mënyrë eksperimentale.

A keni menduar ndonjëherë se universi është si një violonçel? Kjo është e drejtë - ajo nuk erdhi. Sepse universi nuk është si një violonçel. Por kjo nuk do të thotë se nuk ka vargje.

Natyrisht, vargjet e universit nuk janë të ngjashme me ato që ne imagjinojmë. Në teorinë e fijeve, ato janë fije tepër të vogla vibruese të energjisë. Këto fije ngjajnë më shumë si "Banta elastike" të vogla, të afta për t'u përdredhur, shtrirë dhe ngjeshur në të gjitha mënyrat.
. E gjithë kjo, megjithatë, nuk do të thotë se është e pamundur të "luhet" simfonia e universit mbi to, sepse, sipas teoricienëve të fijeve, gjithçka që ekziston përbëhet nga këto "fije".

Një kontradiktë në fizikë.
Në gjysmën e dytë të shekullit të 19-të, fizikantëve iu duk se asgjë serioze nuk mund të zbulohej më në shkencën e tyre. Fizika klasike besonte se nuk kishte probleme serioze në të dhe e gjithë struktura e botës dukej si një makinë e rregulluar në mënyrë të përsosur dhe e parashikueshme. Problemi, si zakonisht, ndodhi për shkak të marrëzive - një nga "Retë" e vogla që ende mbeti në qiellin e qartë dhe të kuptueshëm të shkencës. Gjegjësisht, gjatë llogaritjes së energjisë së rrezatimit të një trupi absolutisht të zi (një trup hipotetik që, në çdo temperaturë, thith plotësisht rrezatimin që bie mbi të, pavarësisht nga gjatësia e valës - NS. Llogaritjet treguan se energjia totale e rrezatimit të çdo trupi absolutisht të zi duhet të Të jetë pafundësisht i madh Për të shpëtuar Për shkak të një absurditeti kaq të dukshëm, shkencëtari gjerman Max Planck në vitin 1900 sugjeroi se drita e dukshme, rrezet X dhe valët e tjera elektromagnetike mund të emetohen vetëm nga disa pjesë diskrete të energjisë, të cilat ai i quajti kuanta , ishte e mundur të zgjidhej problemi i veçantë i një trupi absolutisht të zi. Hipoteza kuantike për determinizmin nuk ishte kuptuar ende derisa një shkencëtar tjetër gjerman, Werner Heisenberg, formuloi parimin e famshëm të pasigurisë në vitin 1926.

Thelbi i saj qëndron në faktin se, në kundërshtim me të gjitha deklaratat mbizotëruese më parë, natyra kufizon aftësinë tonë për të parashikuar të ardhmen në bazë të ligjeve fizike. Ne, natyrisht, po flasim për të ardhmen dhe të tashmen e grimcave nënatomike. Doli se ata sillen krejtësisht ndryshe nga mënyra se si bëjnë çdo gjë në makrokozmosin rreth nesh. Në nivelin subatomik, struktura e hapësirës bëhet e pabarabartë dhe kaotike. Bota e grimcave të vogla është aq e trazuar dhe e pakuptueshme saqë sfidon sensin e përbashkët. Hapësira dhe koha janë aq të përdredhura dhe të ndërthurura në të sa nuk ka koncepte të zakonshme të majta dhe djathtas, lart e poshtë, madje as para dhe pas. Nuk ka asnjë mënyrë për të thënë me siguri se në cilën pikë të hapësirës ndodhet aktualisht një grimcë e caktuar dhe cili është momenti i saj këndor. Ekziston vetëm një probabilitet i caktuar për të gjetur një grimcë në shumë rajone të hapësirës - kohës. Grimcat në nivelin nënatomik duket se janë "të përhapura" në të gjithë hapësirën. Jo vetëm kaq, por vetë "Statusi" i grimcave nuk është i përcaktuar: në disa raste ato sillen si valë, në të tjera ato shfaqin vetitë e grimcave. Kjo është ajo që fizikanët e quajnë dualiteti valë-grimcë e mekanikës kuantike.

Në teorinë e përgjithshme të relativitetit, sikur në një gjendje me ligje të kundërta, situata është thelbësisht e ndryshme. Hapësira duket të jetë si një trampolinë - një pëlhurë e lëmuar që mund të përkulet dhe shtrihet nga objektet me masë. Ata krijojnë deformime në hapësirë-kohë - atë që ne e përjetojmë si gravitet. Eshtë e panevojshme të thuhet se teoria e përgjithshme harmonike, e saktë dhe e parashikueshme e relativitetit është në një konflikt të pazgjidhshëm me "Huliganin e çmendur" - mekanikën kuantike, dhe, si rezultat, makrobota nuk mund të "bëjë paqe" me mikrobotën. Këtu vjen në shpëtim teoria e fijeve.

Teoria e gjithçkaje.
Teoria e fijeve mishëron ëndrrën e të gjithë fizikantëve për të bashkuar dy teoritë thelbësisht kontradiktore të mekanikës kuantike dhe mekanikës kuantike, një ëndërr që përndiqte "Ciganin dhe Trampin" më të madh, Albert Einstein, deri në fund të ditëve të tij.

Oto përshkruan një nga forcat më të famshme të universit - gravitetin. Mekanika kuantike përshkruan tre forca të tjera: forcën e fortë bërthamore, e cila ngjit protonet dhe neutronet së bashku në atome, elektromagnetizmin dhe forcën e dobët, e cila është e përfshirë në zbërthimin radioaktiv. Çdo ngjarje në univers, nga jonizimi i një atomi deri në lindjen e një ylli, përshkruhet nga ndërveprimet e materies përmes këtyre katër forcave. Me ndihmën e matematikës më komplekse, u arrit të tregohej se ndërveprimet elektromagnetike dhe të dobëta kanë një natyrë të përbashkët, duke i kombinuar ato në një ndërveprim të vetëm elektro-të dobët. Më pas, atyre iu shtua ndërveprim i fortë bërthamor - por graviteti nuk i bashkon në asnjë mënyrë. Teoria e fijeve është një nga kandidatët më seriozë për lidhjen e të katër forcave, dhe, për rrjedhojë, duke përqafuar të gjitha fenomenet në univers - jo më kot quhet edhe "Teoria e gjithçkaje".

Në fillim kishte një mit.
Deri më tani, jo të gjithë fizikantët janë të kënaqur me teorinë e fijeve. Dhe në agimin e shfaqjes së saj, dukej pafundësisht larg realitetit. Vetë lindja e saj është një legjendë.

Në fund të viteve 1960, fizikani i ri teorik italian Gabriele Veneziano kërkoi për ekuacione që mund të shpjegonin forcën e fortë bërthamore - "ngjitësin" jashtëzakonisht të fuqishëm që mban së bashku bërthamat e atomeve, duke lidhur protonet dhe neutronet së bashku. Sipas legjendës, një herë ai rastësisht u përplas me një libër me pluhur mbi historinë e matematikës, në të cilin gjeti një ekuacion dyqind-vjeçar të shkruar fillimisht nga matematikani zviceran Leonhard Euler. Imagjinoni habinë e Venezianos kur zbuloi se ekuacioni i Euler-it, i cili prej kohësh konsiderohej asgjë më shumë se një kuriozitet matematikor, përshkruan këtë ndërveprim të fortë.

Si ishte në të vërtetë? Ekuacioni ishte ndoshta rezultat i punës shumëvjeçare të Venezianos dhe rastësia vetëm ndihmoi në hedhjen e hapit të parë drejt zbulimit të teorisë së fijeve. Ekuacioni i Euler-it, i cili shpjegoi mrekullisht forcën e fortë, mori jetë të re.

Në fund, ajo ra në sy të fizikanit dhe teoricienit të ri amerikan Leonard Susskind, i cili pa se, para së gjithash, formula përshkruante grimcat që nuk kishin strukturë të brendshme dhe mund të vibronin. Këto grimca silleshin në atë mënyrë që nuk mund të ishin vetëm grimca pika. Susskind e kuptoi - formula përshkruan një fije që është si një brez elastik. Ajo jo vetëm që mund të shtrihej dhe kontraktohej, por edhe të lëkundet dhe të përpëlitej. Pasi përshkroi zbulimin e tij, Susskind prezantoi idenë revolucionare të vargjeve.

Fatkeqësisht, shumica dërrmuese e kolegëve të tij e përshëndetën teorinë shumë ftohtë.

Modeli standard.
Në atë kohë, shkenca konvencionale përfaqësonte grimcat si pika dhe jo si vargje. Për vite me radhë, fizikanët kanë studiuar sjelljen e grimcave nënatomike duke i përplasur ato me shpejtësi të madhe dhe duke studiuar pasojat e këtyre përplasjeve. Doli se universi është shumë më i pasur nga sa mund të imagjinohej. Ishte një "Shpërthim i Popullsisë" i vërtetë i grimcave elementare. Studentët e diplomuar nga universitetet e fizikës vrapuan nëpër korridore duke bërtitur se kishin zbuluar një grimcë të re - nuk kishte as shkronja të mjaftueshme për t'i përcaktuar ato.

Por, mjerisht, në "Maternitetin" e grimcave të reja, shkencëtarët nuk ishin në gjendje të gjenin kurrë përgjigjen e pyetjes - pse ka kaq shumë prej tyre dhe nga vijnë?

Kjo i shtyu fizikantët të bënin një parashikim të pazakontë dhe befasues - ata kuptuan se forcat që veprojnë në natyrë mund të shpjegohen edhe në terma të grimcave. Kjo do të thotë, ka grimca të materies, dhe ka grimca që janë bartëse të ndërveprimeve. I tillë, për shembull, është një foton - një grimcë drite. Sa më shumë nga këto grimca - bartëse - të njëjtat fotone që shkëmbehen nga grimcat e materies, aq më e ndritshme është drita. Shkencëtarët parashikuan se ky shkëmbim i grimcave - bartësve - nuk është asgjë më shumë se ajo që ne e perceptojmë si forcë. Kjo u vërtetua nga eksperimentet. Kjo është mënyra se si fizikanët arritën t'i afroheshin ëndrrës së Ajnshtajnit për bashkimin e forcave.

Shkencëtarët besojnë se nëse udhëtojmë përsëri pas shpërthimit të madh, kur universi ishte triliona gradë më i nxehtë, grimcat që mbartin elektromagnetizmin dhe forcën e dobët do të bëhen të padallueshme dhe do të kombinohen në një forcë të vetme të quajtur forca elektrodobët. Dhe nëse kthehemi edhe më tej në kohë, atëherë ndërveprimi elektro i dobët do të kombinohej me atë të fortë në një "Superforce" totale.

Edhe pse e gjithë kjo është ende në pritje për t'u provuar, mekanika kuantike shpjegoi papritur se si tre nga katër forcat ndërveprojnë në nivelin nënatomik. Dhe ajo e shpjegoi bukur dhe vazhdimisht. Kjo pamje koherente e ndërveprimeve më në fund u bë e njohur si modeli standard. Por, mjerisht, kjo teori e përsosur kishte një problem të madh - nuk përfshinte forcën më të famshme të nivelit makro - gravitetin.

Graviton.
Për teorinë e fijeve, e cila nuk pati kohë të "lulëzonte", "vjeshta" kishte shumë probleme që nga lindja e saj. Për shembull, llogaritjet e teorisë parashikuan ekzistencën e grimcave, të cilat, siç u vërtetua shpejt, nuk ekzistojnë. Ky është i ashtuquajturi tachyon - një grimcë që lëviz në vakum më shpejt se drita. Ndër të tjera, rezultoi se teoria kërkon deri në 10 dimensione. Nuk është për t'u habitur që kjo ka qenë shumë konfuze për fizikanët, pasi është padyshim më e madhe se ajo që shohim.

Shkencëtari kishte vendosur tashmë të braktiste biznesin e tij katastrofik, dhe më pas i erdhi në mendje - ndoshta ekuacionet e teorisë së fijeve përshkruajnë gjithashtu gravitetin? Sidoqoftë, kjo nënkuptonte një rishikim të dimensioneve të "Heronjve" kryesorë të teorisë - vargjeve. Duke sugjeruar se vargjet janë miliarda e miliarda herë më të vogla se një atom, Stringers e shndërruan të metën e teorisë në avantazhin e saj. Grimca misterioze nga e cila John Schwartz ishte përpjekur me kaq këmbëngulje të hiqte, tani veproi si një graviton - një grimcë që ishte kërkuar prej kohësh dhe që do të lejonte gravitetin të transferohej në nivelin kuantik. Kështu e plotësoi teoria e fijeve enigmën me gravitetin, i cili mungonte në modelin standard. Por, mjerisht, edhe ndaj këtij zbulimi komuniteti shkencor nuk reagoi në asnjë mënyrë. Teoria e fijeve mbeti në prag të mbijetesës. Por kjo nuk e ndaloi Schwartz-in. Vetëm një shkencëtar donte t'i bashkohej kërkimit të tij, i gatshëm të rrezikonte karrierën e tij për hir të vargjeve misterioze - Michael Green.

Kukulla me fole nënatomike.
Pavarësisht gjithçkaje, në fillim të viteve 1980, teoria e fijeve kishte ende kontradikta të pazgjidhshme, të quajtura anomali në shkencë. Schwartz dhe Green u përpoqën t'i eliminonin ato. Dhe përpjekjet e tyre nuk ishin të kota: shkencëtarët ishin në gjendje të eliminonin disa nga kontradiktat në teori. Imagjinoni habinë e këtyre të dyve, tashmë të mësuar me faktin se teoria e tyre u shpërfill, kur reagimi i komunitetit shkencor hodhi në erë botën shkencore. Në më pak se një vit, numri i teoricienëve të fijeve është rritur në qindra njerëz. Pikërisht atëherë teorisë së fijeve iu dha titulli i teorisë së gjithçkaje. Teoria e re dukej e aftë për të përshkruar të gjithë përbërësit e universit. Dhe këta janë komponentët.

Çdo atom, siç e dimë, përbëhet nga grimca edhe më të vogla - elektrone, të cilat rrotullohen rreth një bërthame të përbërë nga protone dhe neutrone. Protonet dhe neutronet, nga ana tjetër, përbëhen nga grimca edhe më të vogla - kuarke. Por teoria e fijeve thotë se nuk përfundon me kuarkë. Kuarkët përbëhen nga fije të vogla energjie të përdredhura që i ngjajnë fijeve. Secila prej këtyre vargjeve është e paimagjinueshme e vogël. Aq i vogël sa nëse atomi do të zmadhohej në madhësi sistem diellor, vargu do të kishte madhësinë e një peme. Ashtu si dridhjet e ndryshme të një vargu violonçel krijojnë atë që dëgjojmë, ashtu si notat e ndryshme muzikore, mënyrat (mënyrat) e ndryshme të vibrimit të një vargu u japin grimcave vetitë e tyre unike - masën, ngarkesën, etj. A e dini se si, duke folur relativisht, protonet në majë të thoit tuaj ndryshojnë nga gravitoni ende i pazbuluar? Vetëm nga koleksioni i vargjeve të vogla që i përbëjnë ato dhe nga mënyra se si ato vargje dridhen.

Sigurisht, e gjithë kjo është më se befasuese. Qëkur Greqia e lashte fizikanët janë mësuar me faktin se gjithçka në këtë botë përbëhet nga diçka si topa, grimca të vogla. Dhe kështu, duke mos pasur kohë për t'u mësuar me sjelljen e palogjikshme të këtyre topave, që rrjedh nga mekanika kuantike, atyre u kërkohet të braktisin plotësisht paradigmën dhe të veprojnë me një lloj copëz spageti.

Si funksionon bota.
Shkenca sot njeh një grup numrash që janë konstantet themelore të universit. Janë ata që përcaktojnë vetitë dhe karakteristikat e gjithçkaje që na rrethon. Ndër konstante të tilla janë, për shembull, ngarkesa e një elektroni, konstanta gravitacionale dhe shpejtësia e dritës në vakum. Dhe nëse këto shifra i ndryshojmë edhe me një numër të parëndësishëm herë, pasojat do të jenë katastrofike. Supozoni se kemi rritur fuqinë e ndërveprimit elektromagnetik. Cfare ndodhi? Mund të zbulojmë papritur se jonet fillojnë të zmbrapsin njëri-tjetrin më fort dhe shkrirja bërthamore, e cila i bën yjet të shkëlqejnë dhe të lëshojnë nxehtësi, papritmas dështon. Të gjithë yjet do të fiken.

Por çfarë lidhje ka teoria e fijeve me dimensionet e saj shtesë? Fakti është se, sipas tij, janë dimensionet shtesë që përcaktojnë vlerën e saktë të konstantave themelore. Disa forma matjeje bëjnë që një varg të lëkundet në një mënyrë të caktuar dhe të prodhojë atë që ne e shohim si foton. Në forma të tjera, vargjet dridhen ndryshe dhe prodhojnë një elektron. Me të vërtetë, Zoti është i fshehur në "Gjërat e Vogla" - janë këto forma të vogla që përcaktojnë të gjitha konstantat themelore të kësaj bote.

Teoria e superstringut.
Në mesin e viteve 1980, teoria e fijeve mori një pamje madhështore dhe të rregullt, por brenda monumentit kishte konfuzion. Në vetëm pak vite, janë shfaqur deri në pesë versione të teorisë së fijeve. Dhe megjithëse secila prej tyre është ndërtuar mbi vargje dhe dimensione shtesë (të pesë versionet janë të kombinuara në teorinë e përgjithshme të superstrings - NS), këto versione ndryshuan ndjeshëm në detaje.

Pra, në disa versione vargjet kishin skajet e hapura, në të tjera ato ngjanin me unaza. Dhe në disa versione, teoria madje kërkonte jo 10, por deri në 26 dimensione. Paradoksi është se të pesë versionet sot mund të quhen po aq të vërteta. Por cili e përshkruan vërtet universin tonë? Ky është një tjetër mister i teorisë së fijeve. Kjo është arsyeja pse shumë fizikanë hoqën dorë përsëri nga teoria "Crazy".

Por problemi kryesor i vargjeve, siç u përmend tashmë, është pamundësia (të paktën tani për tani) për të provuar praninë e tyre në mënyrë eksperimentale.

Në fund të fundit, të gjitha grimcat elementare mund të përfaqësohen si vargje mikroskopike shumëdimensionale në të cilat ngacmohen dridhjet e harmonikëve të ndryshëm.

Kujdes, lidhni rripat e sigurimit fort - dhe unë do të përpiqem t'ju përshkruaj një nga teoritë më të çuditshme ndër ato të diskutuara seriozisht në qarqet shkencore sot, e cila më në fund mund të japë një të dhënë përfundimtare për strukturën e Universit. Kjo teori duket aq e çmendur sa ka shumë mundësi që të jetë e saktë!

Versione të ndryshme të teorisë së fijeve tani konsiderohen si pretendentët kryesorë për titullin e një teorie universale gjithëpërfshirëse që shpjegon natyrën e gjithçkaje. Dhe ky është një lloj Grali i Shenjtë i fizikantëve teorikë të përfshirë në teorinë e grimcave elementare dhe kozmologjisë. Teoria universale (aka teoria e gjithçkaje) përmban vetëm disa ekuacione që kombinojnë të gjithë trupin e njohurive njerëzore për natyrën e ndërveprimeve dhe vetitë e elementeve themelore të materies nga të cilat është ndërtuar Universi. Sot, teoria e fijeve është kombinuar me konceptin supersimetria, si rezultat i të cilit lindi teoria e superstringut, dhe deri më sot ky është maksimumi që është arritur në drejtim të unifikimit të teorisë së të katër ndërveprimeve kryesore (forcave që veprojnë në natyrë). Vetë teoria e supersimetrisë është ndërtuar tashmë mbi bazën e një koncepti modern a priori, sipas të cilit çdo ndërveprim i largët (në terren) është për shkak të shkëmbimit të grimcave bartëse të ndërveprimit të llojit përkatës midis grimcave ndërvepruese ( cm. Modeli standard). Për qartësi, grimcat ndërvepruese mund të konsiderohen "tulla" të universit, dhe grimcat bartëse mund të konsiderohen çimento.

Brenda modelit standard, kuarkët veprojnë si blloqe ndërtimi dhe bartësit e ndërveprimit veprojnë si bozonet matës, të cilat këta kuarkë shkëmbejnë me njëri-tjetrin. Teoria e supersimetrisë shkon edhe më tej dhe thotë se vetë kuarkët dhe leptonët nuk janë themelorë: ata të gjithë përbëhen nga struktura (blloqe ndërtimi) të materies edhe më të rënda dhe jo të zbuluara eksperimentalisht, të mbajtura së bashku nga një "çimento" edhe më e fortë e grimcave superenergjike. -bartës të ndërveprimeve sesa kuarket e përbëra nga hadrone dhe bozone. Natyrisht, asnjë nga parashikimet e teorisë së supersimetrisë nuk është testuar ende në kushte laboratorike, por përbërësit hipotetikë të fshehur të botës materiale tashmë kanë emra - për shembull, përzgjedhës(partner supersimetrik i elektronit), squark etj. Ekzistenca e këtyre grimcave, megjithatë, parashikohet pa mëdyshje nga teoritë e këtij lloji.

Sidoqoftë, pamja e Universit e ofruar nga këto teori është mjaft e lehtë për t'u vizualizuar. Në një shkallë prej rreth 10 -35 m, domethënë 20 rend magnitudë më të vogël se diametri i të njëjtit proton, i cili përfshin tre kuarkë të lidhur, struktura e materies ndryshon nga ajo që jemi mësuar edhe në nivelin e grimcave elementare. . Në distanca kaq të vogla (dhe në energji kaq të larta ndërveprimi që është e paimagjinueshme) materia shndërrohet në një seri valësh të fushës në këmbë, të ngjashme me ato të ngacmuara në vargje. instrumente muzikore. Ashtu si një varg kitarë, një varg i tillë mund të ngacmojë, përveç tonit kryesor, shumë mbitone ose harmonikeÇdo harmonik ka gjendjen e vet energjetike. Sipas parimi i relativitetit (cm. Teoria e relativitetit), energjia dhe masa janë ekuivalente, që do të thotë se sa më e lartë të jetë frekuenca e dridhjes së valës harmonike të vargut, aq më e lartë është energjia e tij dhe aq më e lartë është masa e grimcës së vëzhguar.

Megjithatë, nëse është mjaft e thjeshtë të përfytyrosh një valë në këmbë në një varg kitarë, valët në këmbë, e propozuar nga teoria e superstringut janë të vështira për t'u vizualizuar - fakti është se dridhjet e superstrings ndodhin në një hapësirë që ka 11 dimensione. Jemi mësuar me hapësirën katërdimensionale, e cila përmban tre dimensione hapësinore dhe një kohore (majtas-djathtas, lart-poshtë, përpara-prapa, e shkuara-e ardhmja). Në hapësirën e superstringut, gjërat janë shumë më të ndërlikuara (shih kutinë). Fizikanët teorikë e rrethojnë problemin e rrëshqitshëm të dimensioneve hapësinore "ekstra" duke argumentuar se ato janë "të fshehura" (ose, në terma shkencorë, "të ngjeshura") dhe për këtë arsye nuk vërehen në energjitë e zakonshme.

Kohët e fundit, teoria e fijeve është zhvilluar më tej në këtë formë teoria shumëdimensionale e membranës- në thelb, këto janë të njëjtat vargje, por të sheshta. Siç bëri shaka rastësisht një nga autorët e saj, membranat ndryshojnë nga vargjet në të njëjtën mënyrë si petët ndryshojnë nga vermiçeli.

Kjo, ndoshta, është gjithçka që mund të thuhet shkurtimisht për një nga teoritë që, jo pa arsye, sot pretendojnë të jenë teoria universale e Unifikimit të Madh të të gjitha ndërveprimeve të forcave. Mjerisht, kjo teori nuk është pa mëkat. Para së gjithash, ajo ende nuk është sjellë në një formë të rreptë matematikore për shkak të pamjaftueshmërisë së aparatit matematikor për ta sjellë atë në korrespondencë të rreptë të brendshme. Kanë kaluar 20 vjet që nga lindi kjo teori dhe askush nuk ka mundur të harmonizojë vazhdimisht disa nga aspektet dhe versionet e saj me të tjera. Ajo që është edhe më e pakëndshme është se asnjë nga teoricienët që propozojnë teorinë e fijeve (dhe veçanërisht superstrings) nuk kanë propozuar ende një eksperiment të vetëm në të cilin këto teori mund të testohen në laborator. Mjerisht, kam frikë se derisa ta bëjnë këtë, e gjithë puna e tyre do të mbetet një lojë e çuditshme fantazie dhe ushtrimesh për të kuptuar njohuritë ezoterike jashtë rrjedhës kryesore të shkencës natyrore.

Shiko gjithashtu:

1972	Kromodinamika kuantike

Sa dimensione ka gjithsej?

ne, njerëzit e zakonshëm, tre dimensione ishin gjithmonë të mjaftueshme. Që nga kohra të lashta, ne jemi mësuar ta përshkruajmë botën fizike me terma kaq modeste (një tigër me dhëmbë saber 40 metra përpara, 11 metra në të djathtë dhe 4 metra mbi mua - një kalldrëm për betejë!). Teoria e relativitetit ka mësuar shumë prej nesh se koha është dimensioni i katërt (tigri i dhëmbit të shpatës nuk është vetëm këtu - ai është këtu dhe tani duke na kërcënuar!). Dhe kështu, duke filluar nga mesi i shekullit të njëzetë, teoricienët filluan të flasin se në fakt ka edhe më shumë dimensione - ose 10, ose 11, ose edhe 26. Sigurisht, pa shpjegim pse ne, njerëzit normalë, nuk i vëzhgojmë ato, këtu nuk mund të bëhej. Dhe më pas lindi koncepti i "kompaktimit" - ngjitja së bashku ose kolapsi i dimensioneve.

Le të imagjinojmë një çorape ujitëse të kopshtit. Nga afër, ai perceptohet si një objekt normal tredimensional. Sidoqoftë, nëse largoheni nga zorra në një distancë të mjaftueshme, ai do të na duket si një objekt linear njëdimensional: thjesht do të pushojmë së perceptuari trashësinë e tij. Është pikërisht ky efekt që zakonisht flitet si ngjeshja e një matjeje: në këtë rast, trashësia e zorrës doli të ishte "e ngjeshur" - shkalla e shkallës së matjes është shumë e vogël.

Kjo është pikërisht se si, sipas teoricienëve, dimensionet shtesë të jetës reale, të nevojshme për një shpjegim adekuat të vetive të materies në nivelin nënatomik, zhduken nga fusha e perceptimit tonë eksperimental: ato kompaktohen, duke filluar nga një shkallë e shkallës. rend prej 10 -35 m, dhe metoda moderne vëzhgimet dhe instrumentet matëse thjesht nuk janë në gjendje të zbulojnë struktura në një shkallë kaq të vogël. Ndoshta është pikërisht kështu, ose ndoshta gjithçka është krejtësisht ndryshe. Për sa kohë që nuk ka instrumente dhe metoda të tilla vëzhgimi, të gjitha argumentet dhe kundërargumentet e mësipërme do të mbeten në nivelin e spekulimeve boshe.

Versione të ndryshme të teorisë së fijeve tani konsiderohen si pretendentët kryesorë për titullin e një teorie gjithëpërfshirëse, universale që shpjegon natyrën e gjithçkaje. Dhe ky është një lloj Grali i Shenjtë i fizikantëve teorikë të përfshirë në teorinë e grimcave elementare dhe kozmologjisë. Teoria universale (gjithashtu teoria e gjithçkaje që ekziston) përmban vetëm disa ekuacione që kombinojnë të gjithë trupin e njohurive njerëzore për natyrën e ndërveprimeve dhe vetitë e elementeve themelore të materies nga të cilat është ndërtuar Universi.

Sot teoria e fijeve është kombinuar me konceptin e supersimetrisë, duke rezultuar në lindjen e teorisë së superstringut dhe sot ky është maksimumi që është arritur në drejtim të unifikimit të teorisë së të katër ndërveprimeve bazë (forcat që veprojnë në natyrë). Vetë teoria e supersimetrisë është ndërtuar tashmë mbi bazën e një koncepti modern a priori, sipas të cilit çdo ndërveprim i largët (në terren) është për shkak të shkëmbimit të grimcave bartëse të ndërveprimit të llojit përkatës midis grimcave ndërvepruese (shih Modelin Standard). Për qartësi, grimcat ndërvepruese mund të konsiderohen "tulla" të universit, dhe grimcat bartëse mund të konsiderohen çimento.

Teoria e fijeve është një degë e fizikës matematikore që studion dinamikën jo të grimcave pikësore, si shumica e degëve të fizikës, por të objekteve të zgjeruara njëdimensionale, d.m.th. vargjet
Brenda modelit standard, kuarkët veprojnë si blloqe ndërtimi, dhe bozonet matës, të cilët këta kuarkë shkëmbejnë me njëri-tjetrin, veprojnë si bartës të ndërveprimit. Teoria e supersimetrisë shkon edhe më tej dhe thotë se vetë kuarkët dhe leptonët nuk janë themelorë: ata të gjithë përbëhen nga struktura (blloqe ndërtimi) të materies edhe më të rënda dhe jo të zbuluara eksperimentalisht, të mbajtura së bashku nga një "çimento" edhe më e fortë e grimcave superenergjike. -bartës të ndërveprimeve sesa kuarket e përbëra nga hadrone dhe bozone.

Natyrisht, asnjë nga parashikimet e teorisë së supersimetrisë nuk është testuar ende në kushte laboratorike, megjithatë, përbërësit hipotetikë të fshehur të botës materiale tashmë kanë emra - për shembull, elektroni (partneri supersimetrik i elektronit), squarku, etj. Ekzistenca e këtyre grimcave, megjithatë, është teorizuar lloji i parashikuar në mënyrë të qartë.

Sidoqoftë, pamja e Universit e ofruar nga këto teori është mjaft e lehtë për t'u vizualizuar. Në një shkallë prej rreth 10E–35 m, domethënë 20 rend magnitudë më të vogël se diametri i të njëjtit proton, i cili përfshin tre kuarkë të lidhur, struktura e materies ndryshon nga ajo që jemi mësuar edhe në nivelin e grimcave elementare. . Në distanca kaq të vogla (dhe në energji kaq të larta ndërveprimesh saqë është e paimagjinueshme) materia shndërrohet në një sërë valësh në terren, të ngjashme me ato të ngacmuara në telat e instrumenteve muzikore. Ashtu si një varg kitarë, në një varg të tillë, përveç tonit themelor, mund të ngacmohen shumë nuanca ose harmonikë. Çdo harmonik ka gjendjen e vet energjetike. Sipas parimit të relativitetit (shiko Teorinë e Relativitetit), energjia dhe masa janë ekuivalente, që do të thotë se sa më e lartë të jetë frekuenca e dridhjes së valës harmonike të vargut, aq më e lartë është energjia e tij dhe aq më e madhe është masa e grimcës së vëzhguar.

Megjithatë, nëse është mjaft e lehtë të përfytyrosh një valë në këmbë në një varg kitarë, valët në këmbë të propozuara nga teoria e superstringut janë të vështira për t'u vizualizuar - fakti është se dridhjet e superstrings ndodhin në një hapësirë që ka 11 dimensione. Jemi mësuar me hapësirën katërdimensionale, e cila përmban tre dimensione hapësinore dhe një kohore (majtas-djathtas, lart-poshtë, përpara-prapa, e shkuara-e ardhmja). Në hapësirën e superstringut, gjërat janë shumë më të ndërlikuara (shih kutinë). Fizikanët teorikë e rrethojnë problemin e rrëshqitshëm të dimensioneve hapësinore "ekstra" duke argumentuar se ato janë "të fshehura" (ose, në terma shkencorë, "të ngjeshura") dhe për këtë arsye nuk vërehen në energjitë e zakonshme.

Kohët e fundit, teoria e fijeve është zhvilluar më tej në formën e teorisë së membranave shumëdimensionale - në thelb, këto janë të njëjtat vargje, por të sheshta. Siç bëri shaka rastësisht një nga autorët e saj, membranat ndryshojnë nga vargjet në të njëjtën mënyrë si petët ndryshojnë nga vermiçeli.

Studimi i vetive të vrimave të zeza

Në vitin 1996, teoricienët e fijeve Andrew Strominger dhe Kumrun Vafa u mbështetën në rezultatet e mëparshme nga Susskind dhe Sen për të botuar "Natyra mikroskopike e Bekenstein dhe Entropisë Hawking". Në këtë punë, Strominger dhe Vafa ishin në gjendje të përdorin teorinë e fijeve për të gjetur përbërësit mikroskopikë të një klase të caktuar vrimash të zeza dhe për të llogaritur me saktësi kontributet e entropisë së këtyre komponentëve. Puna u bazua në një metodë të re që shkoi pjesërisht përtej teorisë së shqetësimit të përdorur në vitet 1980 dhe fillimin e viteve 1990. Rezultati i punës përkoi saktësisht me parashikimet e Bekenstein dhe Hawking, të bëra më shumë se njëzet vjet më parë.

Strominger dhe Vafa kundërshtuan proceset reale të formimit të vrimave të zeza me një qasje konstruktive. Ata ndryshuan pamjen e formimit të vrimave të zeza, duke treguar se ato mund të ndërtohen duke mbledhur me kujdes në një mekanizëm grupin e saktë të branes të zbuluar gjatë revolucionit të dytë të superstringut.

Duke pasur në duar të gjitha levat e kontrollit të strukturës mikroskopike vrimë e zezë, Strominger dhe Vafa ishin në gjendje të llogaritnin numrin e permutacioneve të përbërësve mikroskopikë të një vrime të zezë në të cilën karakteristikat e përgjithshme të vëzhgueshme, si masa dhe ngarkesa, mbeten të pandryshuara. Ata më pas krahasuan numrin që rezulton me zonën e horizontit të ngjarjes së vrimës së zezë - entropinë e parashikuar nga Bekenstein dhe Hawking - dhe gjetën përputhje të përsosur. Të paktën për klasën e vrimave të zeza ekstreme, Strominger dhe Vafa ishin në gjendje të gjenin një aplikim të teorisë së fijeve për të analizuar përbërësit mikroskopikë dhe për të llogaritur me saktësi entropinë përkatëse. Problemi me të cilin ishin përballur fizikanët për një çerek shekulli ishte zgjidhur.

Për shumë teoricienë, ky zbulim ishte një argument i rëndësishëm dhe bindës në mbështetje të teorisë së fijeve. Zhvillimi i teorisë së fijeve është ende shumë i papërpunuar për krahasim të drejtpërdrejtë dhe të saktë rezultatet eksperimentale, për shembull, me rezultatet e matjeve të masave të një kuarku ose elektroni. Megjithatë, teoria e fijeve ofron justifikimin e parë themelor shumë kohë më parë pronë publike vrimat e zeza, pamundësia e shpjegimit e cila ka penguar kërkimin e fizikantëve që punojnë me teoritë tradicionale për shumë vite. Edhe Sheldon Glashow laureat i Nobelit në fizikë dhe një kundërshtar i vendosur i teorisë së fijeve në vitet 1980, pranoi në një intervistë në 1997 se "kur teoricienët e fijeve flasin për vrimat e zeza, ata pothuajse flasin për fenomene të vëzhgueshme, dhe kjo është mbresëlënëse".

Kozmologjia e vargut

Ekzistojnë tre mënyra kryesore në të cilat teoria e fijeve modifikon modelin standard kozmologjik. Së pari, në shpirt kërkime moderne, duke sqaruar gjithnjë e më shumë situatën, nga teoria e fijeve rrjedh se Universi duhet të ketë një madhësi minimale të pranueshme. Ky përfundim ndryshon të kuptuarit e strukturës së Universit menjëherë në momentin e Big Bengut, për të cilin modeli standard jep një madhësi zero të Universit. Së dyti, koncepti i T-dualitetit, domethënë dualiteti i rrezeve të vogla dhe të mëdha (në lidhjen e tij të ngushtë me ekzistencën e një madhësie minimale) në teorinë e fijeve, është gjithashtu i rëndësishëm në kozmologji. Së treti, numri i dimensioneve hapësirë-kohë në teorinë e fijeve është më shumë se katër, kështu që kozmologjia duhet të përshkruajë evolucionin e të gjitha këtyre dimensioneve.

Modelja Brandenberg dhe Vafa

Në fund të viteve 1980. Robert Brandenberger dhe Kumrun Vafa kanë ndërmarrë hapat e parë të rëndësishëm drejt të kuptuarit se si teoria e fijeve do të ndryshojë implikimet e modelit standard të kozmologjisë. Ata arritën në dy përfundime të rëndësishme. Së pari, ndërsa kthehemi në Big Bang, temperatura vazhdon të rritet derisa madhësia e Universit në të gjitha drejtimet të bëhet e barabartë me gjatësinë e Plankut. Në këtë moment temperatura do të arrijë maksimumin dhe do të fillojë të ulet. Në një nivel intuitiv, nuk është e vështirë të kuptosh arsyen e këtij fenomeni. Le të supozojmë për thjeshtësi (duke ndjekur Brandenberger dhe Vafa) se të gjitha dimensionet hapësinore të Universit janë ciklike. Ndërsa lëvizim prapa në kohë, rrezja e çdo rrethi tkurret dhe temperatura e universit rritet. Nga teoria e fijeve, ne e dimë se tkurrja e rrezeve së pari në dhe më pas nën gjatësinë e Plankut është fizikisht ekuivalente me zvogëlimin e rrezeve në gjatësinë e Plankut, e ndjekur nga rritja e tyre pasuese. Meqenëse temperatura bie gjatë zgjerimit të Universit, përpjekjet e pasuksesshme për të kompresuar Universin në madhësi më të vogla se gjatësia e Plankut do të çojnë në një ndërprerje të rritjes së temperaturës dhe në uljen e mëtejshme të saj.

Si rezultat, Brandenberger dhe Vafa arritën në pamjen e mëposhtme kozmologjike: së pari, të gjitha dimensionet hapësinore në teorinë e fijeve janë palosur fort në një madhësi minimale në rendin e gjatësisë së Planck. Temperatura dhe energjia janë të larta, por jo të pafundme: paradokset e pikës fillestare të madhësisë zero në teorinë e fijeve janë zgjidhur. Në momentin fillestar të ekzistencës së Universit, të gjitha dimensionet hapësinore të teorisë së fijeve janë plotësisht të barabarta dhe plotësisht simetrike: ato janë të gjitha të përdredhura në një gungë shumëdimensionale të dimensioneve të Plankut. Më tej, sipas Brandenberger dhe Vafa, Universi kalon në fazën e parë të reduktimit të simetrisë, kur në momentin e Planck-ut zgjidhen tre dimensione hapësinore për zgjerimin e mëvonshëm, dhe pjesa tjetër ruan madhësinë e tyre origjinale Planck. Këto tre dimensione më pas identifikohen me dimensionet në skenarin e kozmologjisë inflacioniste dhe, nëpërmjet procesit të evolucionit, marrin formën e vëzhguar tani.

Modelja Veneziano dhe Gasperini

Që nga puna e Brandenberger dhe Vafa, fizikanët kanë bërë përparim të vazhdueshëm drejt kuptimit të kozmologjisë së fijeve. Ndër ata që udhëheqin këtë hulumtim janë Gabriele Veneziano dhe kolegu i tij Maurizio Gasperini nga Universiteti i Torinos. Këta shkencëtarë paraqitën versionin e tyre të kozmologjisë së vargjeve, i cili në disa vende është i ngjashëm me skenarin e përshkruar më sipër, por në vende të tjera është thelbësisht i ndryshëm nga ai. Ashtu si Brandenberger dhe Vafa, për të eliminuar temperaturën e pafundme dhe densitetin e energjisë që lindin në standarde dhe model inflacioniste, ata u mbështetën në ekzistencën e një gjatësi minimale në teorinë e fijeve. Megjithatë, në vend që të arrinin në përfundimin se, për shkak të kësaj vetie, Universi lind nga një gungë e dimensioneve të Plankut, Gasperini dhe Veneziano sugjeruan se ekzistonte një univers parahistorik që u ngrit shumë përpara momentit të quajtur pika zero dhe që lindi këtë. “Embrion” kozmik me dimensione Planck.

Gjendja fillestare e Universit në këtë skenar dhe në modelin e Big Bang janë shumë të ndryshme. Sipas Gasperinit dhe Venezianos, Universi nuk ishte një top i nxehtë dhe i përdredhur fort me dimensione, por ishte i ftohtë dhe kishte një shtrirje të pafund. Më pas, siç vijon nga ekuacionet e teorisë së fijeve, paqëndrueshmëria pushtoi Universin dhe të gjitha pikat e tij filluan, si në epokën e inflacionit sipas Guth, të shpërndaheshin me shpejtësi në anët.

Gasperini dhe Veneziano treguan se për shkak të kësaj, hapësira u bë gjithnjë e më e lakuar dhe si rezultat pati një kërcim të mprehtë të temperaturës dhe densitetit të energjisë. Kaloi pak kohë dhe zona tredimensionale me përmasa milimetrash brenda këtyre hapësirave të pafundme u shndërrua në një pikë të nxehtë dhe të dendur, identike me vendin që krijohet gjatë zgjerimit inflacioniste sipas Guth. Pastaj gjithçka shkoi sipas skenarit standard të kozmologjisë së Big Bengut, dhe pika në zgjerim u shndërrua në Univers të vëzhgueshëm.

Meqenëse në epokën para Big Bengut kishte diçka që po ndodhte zgjerim inflacioniste, zgjidhja e Guthit për paradoksin e horizontit duket se është ndërtuar automatikisht në këtë skenar kozmologjik. Siç tha Veneziano (në një intervistë të vitit 1998), "teoria e fijeve na jep një version të kozmologjisë inflacioniste në një pjatë argjendi".

Studimi i kozmologjisë së fijeve po bëhet shpejt një fushë e kërkimit aktiv dhe produktiv. Për shembull, skenari i evolucionit përpara Big Bengut ka qenë subjekt i debatit të nxehtë më shumë se një herë, dhe vendi i tij në formulimin e ardhshëm kozmologjik nuk është aspak i qartë. Megjithatë, nuk ka dyshim se ky formulim kozmologjik do të bazohet fort në të kuptuarit e fizikantëve për rezultatet e zbuluara gjatë revolucionit të dytë të superstringut. Për shembull, pasojat kozmologjike të ekzistencës së membranave shumëdimensionale janë ende të paqarta. Me fjalë të tjera, si do të ndryshojë ideja e momenteve të para të ekzistencës së Universit si rezultat i analizës së teorisë M të përfunduar? Kjo çështje është duke u hulumtuar intensivisht.