Salah satu calon utama teori segalanya adalah teori rentetan atau versi M-teori yang lebih umum. Tetapi ia membuat satu ramalan bahawa kita hampir tidak akan dapat mengesahkan - dimensi tersembunyi dan padat.
Teori tali cuba bukan sahaja menggabungkan mekanik kuantum dengan Relativiti Umum, tetapi juga untuk menjelaskan spektrum zarah dan daya yang diperhatikan di alam. Dalam rumusan teori terbaru - teori matriks - terdapat 11 dimensi. Penyokongnya telah menghadapi salah satu masalah terbesar dengan teori rentetan - menjelaskan bagaimana dimensi tambahan "dipadatkan", menjadikannya mustahil untuk diperhatikan dalam dunia empat dimensi kita. Pemadatan juga menjelaskan sifat teori yang paling menarik.
Teori tali menyatakan bahawa dunia terdiri daripada rentetan getaran yang sangat kecil dalam ruang waktu sepuluh dimensi. Pada tahun 1995, semasa revolusi superstring kedua, Edward Witten mencadangkan teori M yang menggabungkan kelima-lima jenis teori rentetan. Ini adalah teori 11 dimensi yang merangkumi supergraviti. Tidak ada satu jawapan di kalangan saintis mengenai apa yang dimaksudkan dengan "M" dalam nama itu, tetapi banyak ahli teori bersetuju bahawa huruf ini bermaksud "membran", kerana teori ini mengandungi permukaan bergetar dari beberapa dimensi yang berbeza. Teori-M tidak mempunyai persamaan gerakan yang tepat, tetapi pada tahun 1996 Tom Banks dari Rutgers University dan rakan-rakannya mencadangkan gambarannya sebagai "teori matriks" yang pemboleh ubah utamanya adalah matriks.
Memadatkan teori 11 dimensi ini kepada empat perubahan sama sekali tidak mudah. Memadatkan secara literal bermaksud "menggulung" dimensi tambahan teori ke dimensi yang sangat kecil. Contohnya, untuk melipat dua dimensi, ambil donat - atau torus (ia adalah permukaan dua dimensi) - dan tekan ke lingkaran atau gelung dengan keratan rentas kecil, dan kemudian tekan gelung itu ke satu titik. Tanpa probe yang cukup sensitif yang dapat mendaftarkan pengukuran "diperas", gelung ini kelihatan satu dimensi, sedangkan intinya adalah dimensi sifar. Dalam teori M, diasumsikan bahawa kita membicarakan ukuran susunan 10-33 sentimeter, yang pada gilirannya sama sekali tidak dapat didaftarkan dengan peralatan moden. Ternyata setelah pemadatan tujuh dimensi, dunia di sekitar kita kelihatan empat dimensi.
Edward Witten / Majalah Quanta / Jean Sapu.
Tetapi apakah dimensi itu sendiri? Secara intuitif, nampaknya setiap dimensi adalah arah bebas di mana kita (atau objek apa pun) dapat bergerak. Oleh itu, kita hidup dalam tiga dimensi ruang - "maju-mundur", "kiri-kanan" dan "atas-bawah" - dan satu masa - "masa lalu-masa depan". Secara umum, ini adalah empat dimensi. Tetapi persepsi kita tentang dimensi terikat dengan skala.
Bayangkan bahawa anda sedang melihat kapal yang berlayar dari kejauhan ke pelabuhan. Pada mulanya, ia kelihatan seperti titik sifar di kaki langit. Selepas beberapa ketika anda menyedari bahawa ia mempunyai tiang yang menunjuk ke langit: sekarang ia kelihatan seperti garis satu dimensi. Kemudian anda perhatikan layarnya - dan objek kelihatan sudah dua dimensi. Apabila kapal semakin dekat ke dermaga, anda akhirnya menyedari bahawa kapal itu mempunyai geladak panjang - dimensi ketiga.
Tidak ada yang aneh dalam hal ini, dan juga fakta bahawa donat, yang dikurangkan menjadi ukuran yang luar biasa, nampaknya titik sifar. Maksudnya ialah kita tidak dapat menentukan ukuran dari jarak jauh. Ini secara logik membawa kepada apa yang dijelaskan di atas: mungkin ada dimensi lain, tetapi mereka sangat kecil sehingga kita tidak menyedarinya.
Video promosi:
Mari kembali ke pemadatan pengukuran. Bayangkan bahawa anda adalah tupai yang tinggal di batang pokok yang panjang. Dalam satu atau lain cara, batang pokok adalah silinder. Anda boleh bergerak dalam dua arah bebas - "sepanjang" dan "sekitar". Setelah anda bosan, anda berpindah ke pokok dengan batang yang lebih nipis, lilitannya jauh lebih kecil. Sekarang dimensi 'sekitar' anda jauh lebih kecil daripada sebelumnya. Anda hanya memerlukan dua langkah untuk memintas tong sepenuhnya. Anda melompat ke pokok yang lebih nipis. Sekarang, dalam satu langkah, anda membungkus tong seratus kali! Dimensi "sekitar" menjadi terlalu kecil untuk anda perhatikan. Semakin nipis batang pokok, semakin banyak dimensi dunia anda menjadi satu.
Semakin kecil pohon seekor tupai melompat, semakin kecil dimensi "sekitar" di mana ia dapat bergerak dan yang dapat dirasakannya / WhyStringTheory.com
Inilah yang berlaku dalam teori rentetan dengan enam (tujuh untuk teori M) dimensi tambahan. Setiap kali anda menggerakkan tangan melalui ruang, anda akan membalikkan dimensi tersembunyi berkali-kali.
Seperti yang disebutkan di atas, dimensi pengukuran yang dipadatkan adalah urutan 10-33 sentimeter, yang setanding dengan panjang Planck (1.6x10-33 sentimeter). Harus diingat bahawa tidak mungkin dalam waktu dekat kita berpeluang mendaftarkannya secara eksperimen. Walaupun begitu, para saintis berharap untuk beberapa ujian, hasilnya, bagaimanapun, bergantung pada kombinasi keadaan yang berjaya.
Bentuk dan ukuran tali sangat penting untuk mensimulasikan getaran dan interaksi mereka. Anda perlu memahami bagaimana mereka memutar enam dimensi melengkung. Struktur permukaan yang tepat yang dibentuk oleh pemadatan mengubah fizik yang digerakkan oleh tali.
Terdapat beberapa cara di mana dimensi tambahan dapat dilipat menjadi ruang yang kecil. Namun, belum diketahui kaedah mana yang akhirnya membawa kepada fizik tradisional.
Banyak percubaan telah dilakukan pada masa lalu untuk memadatkan teori matriks menggunakan toroid enam dimensi, tetapi tidak ada yang menghasilkannya. Tidak ada yang menyangka bahawa masalah pemadatan yang sepatutnya lebih sukar dengan manifestasi Calabi-Yau akan memberikan penyelesaian yang dapat dilaksanakan untuk teori yang berfungsi. Pemadatan dimensi dengan manifestasi Calabi-Yau mengelakkan beberapa komplikasi teori matriks.
Penyelidikan semasa dalam teori rentetan lebih banyak mengenai manifestasi Calabi-Yau. Ini tentunya kumpulan pemadatan yang menjanjikan, tetapi masih belum ada jawapan yang jelas, dan jumlah manifold yang dijumpai telah meningkat menjadi 10 (hingga kekuatan 500), seperti yang ditunjukkan oleh salah seorang ahli teori rentetan yang baru-baru ini ditunjukkan oleh Brian Green dalam podcast oleh Sean Carroll.
Manifestasi Calabi enam dimensi - Yau / Vimeo / Graphene.
Ahli teori rentetan masih jauh dari pemahaman yang jelas dan jelas mengenai apakah teori M sebenarnya menggambarkan dunia pada skala terkecil. Namun, seperti yang dinyatakan oleh Edward Witten: "Sungguh menakjubkan bagaimana anda dapat membina teori yang merangkumi graviti, tetapi yang pada asalnya hanya berdasarkan teori pengukur."
Teori tali adalah alat matematik yang kompleks. Seperti yang ditunjukkan oleh Clifford Johnson dan Brian Greene dalam wawancara majalah kami, sukar untuk mengatakan bahawa teori ini sebenarnya menggambarkan realiti. Tetapi walaupun ternyata ia tidak ada hubungannya dengan kenyataan, maka ia pasti akan menjadi langkah penting menuju sesuatu yang lebih besar - menuju teori yang menggambarkan alam semesta dengan lebih tepat dan lebih elegan daripada apa yang kita ketahui sebelumnya.
Vladimir Guillen
