Teorie strun je pokus spojit dva pilíře fyziky 20. století - kvantovou mechaniku a teorii relativity Alberta Einsteina s zastřešujícím rámcem, který dokáže vysvětlit veškerou fyzickou realitu. Snaží se tak učinit tím, že předpokládá, že částice jsou ve skutečnosti jednorozměrné, strunové entity, jejichž vibrace určují vlastnosti částic, jako je jejich hmotnost a náboj.
Tato kontraintuitivní myšlenka byla poprvé vyvinuta v 60. a 70. letech, kdy byly řetězce používány k modelování dat vycházejících ze subatomických kolizérů v Evropě, podle webové stránky o teorii strun vytvořené University of Oxford a British Royal Society. Řetězce poskytly elegantní matematický způsob popisu silné síly, jedné ze čtyř základních sil ve vesmíru, která drží pohromadě atomová jádra.
Téma zůstala okrajová po mnoho let, až do „revoluce teorie strun“ v roce 1984, kdy teoretici Michael Green a John Schwarz vytvořili rovnice, které ukázaly, jak struny zabránily určitým nekonzistencím trápícím se modelům, které popisovaly částice jako bodové objekty, podle University of Cambridge.
Ale toto první kvetení nechalo vědce s pěti různými teoriemi vysvětlujícími, jak jednorozměrné řetězce oscilují v 10rozměrné realitě. Druhá revoluce nastala v roce 1995, kdy fyzikové ukázali, že všechny tyto odlišné myšlenky souvisely a mohly být kombinovány s jinou teorií zvanou supergravita, která fungovala v 11 dimenzích. Tento přístup generoval současné ztělesnění teorie strun.
Rozpadající se záhady
Teorie strun je jednou z navrhovaných metod pro vytvoření teorie všeho, modelu, který popisuje všechny známé částice a síly a který by nahradil Standardní model fyziky, který dokáže vysvětlit vše kromě gravitace. Mnoho vědců věří v teorii strun kvůli své matematické kráse. Rovnice teorie strun jsou popisovány jako elegantní a její popis fyzického světa je považován za extrémně uspokojivý.
Teorie vysvětluje gravitaci přes konkrétní vibrační řetězec, jehož vlastnosti odpovídají vlastnostem hypotetické graviton, kvantové mechanické částice, která by nesla gravitační sílu. To, že teorie bizarně vyžaduje, aby fungovala 11 dimenzí - namísto tří prostorů a času, který normálně prožíváme - neodradilo fyziky, kteří ji obhajují. Jednoduše popsali, jak jsou všechny další rozměry stočeny v extrémně malém prostoru, řádově 10 ^ -33 centimetrů, což je dost malé, že je podle NASA normálně nezjistíme.
Vědci použili teorii strun, aby se pokusili odpovědět na základní otázky o vesmíru, jako je to, co se děje uvnitř černé díry, nebo simulovat kosmické procesy, jako je Velký třesk. Někteří vědci se dokonce pokusili použít strunovou teorii, aby získali úchyt na temné energii, tajemná síla urychlující expanzi prostoru a času.
Nekonečné pronásledování
Teorie strun se však v poslední době dostala pod větší kontrolu. Většina jeho předpovědí je s aktuální technologií nepředvídatelná a mnoho vědců se zajímalo, zda nepadnou do nekonečné králičí díry. V roce 2011 se fyzici shromáždili v Americkém přírodovědném muzeu k 11. výroční debatě o Isaacovi Asimově, aby prodiskutovali, zda má smysl obrátit se na teorii strun jako na životaschopný popis reality.
"Pronásleduješ ducha, nebo je sbírka tebe prostě tak hloupá, abys na to přišel?" škádlil Neila deGrasse Tysona, ředitele muzea Haydenova planetária, který zdůraznil, že pokrok v teorii strun byl v minulých letech nejednotný.
Nejnovější výzvy k teorii strun přišly ze samotné struktury, která předpovídá existenci potenciálně velkého počtu jedinečných vesmírů, až 10 ^ 500 (to je číslo 1 následované 500 nuly). Zdálo se, že toto mnohovrstevnaté prostředí poskytuje dostatek možností, které by vědci prozkoumali, narazili by na to, které odpovídalo naší vlastní verzi reality. V roce 2018 však vlivný dokument naznačil, že ani jeden z těchto nesčetných hypotetických vesmírů nevypadal jako náš vesmír; konkrétně každému chyběl popis temné energie, jak ji v současné době chápeme.
„Teoretici strun navrhují zdánlivě nekonečné množství matematických konstrukcí, které nemají žádný známý vztah k pozorování,“ řekla Sabine Hossenfelder, fyzik z frankfurtského institutu pro pokročilá studia v Německu, který kritizoval teorii strun, uvedl dříve Live Science.
Jiní vědci tvrdí, že teorie strun jednoho dne přinese výsledky. Fyzik Gordon Kane z Michiganské univerzity, který psal v časopise Physics Today, navrhl, že při současných upgradech by mohl velký Hadron Collider v blízké budoucnosti přinést důkaz teorie strun. Ale konečný osud teorie je zatím neznámý.
