Podobnie jak odrobina piany na grzbiecie fali oceanu, nasz obserwowalny wszechświat może być niczym więcej niż kawałkiem siedzącym na krawędzi bąbla, który nieustannie rozszerza się do wyższego wymiaru.
Podczas gdy ten zadziwiający pomysł może brzmieć jak coś ze snu gorączki fizyka, w rzeczywistości jest to nowy wysiłek pogodzenia matematyki teorii strun z rzeczywistością ciemnej energii, tajemniczej, wszechprzenikającej kosmicznej siły, która działa w opozycji do grawitacji.
Teoria strun jest próbą zjednoczenia dwóch filarów fizyki XX wieku - mechaniki kwantowej i grawitacji - zakładając, że wszystkie cząstki są jednowymiarowymi łańcuchami, których wibracje określają takie właściwości, jak masa i ładunek. Teorię tę opisano jako matematycznie piękną i przez długi czas była jednym z wiodących pretendentów do tego, co naukowcy nazywają Teorią Wszystko, co oznacza ramy wyjaśniające całą fizykę, spopularyzowane w książkach takich jak The Elegant Universe Briana Greene'a (Norton, 1999).
Ale teoretycy strun zagubili się ostatnio w szeregach własnych spekulacji. Wiele wersji teorii strun wymaga, aby rzeczywistość składała się z 10 lub więcej wymiarów - trzech przestrzeni i jednego czasu, którego normalnie doświadczamy, oraz wielu innych, które są zwinięte w bardzo ciasny punkt. Dokładnie sposób skonfigurowania tych dodatkowych wymiarów określa cechy postrzeganego przez nas wszechświata.
Na początku XXI wieku badacze zdali sobie sprawę, że teoria strun pozwoliła na istnienie aż 10 ^ 500 (to jest liczba 1, po której następuje 500 zer) unikalnych wszechświatów, tworząc wieloświatowy krajobraz, w którym nasz szczególny wszechświat był tylko małym podsekcją, tak jak Live Nauka wcześniej zgłoszona. Jednak równania teorii strun generowały również głównie hipotetyczne wszechświaty pozbawione ciemnej energii, które astronomowie odkryli w latach 90. XX wieku i które obecnie przyspieszają ekspansję kosmosu.
Na początku tego roku badacze zadali cios teorii strun, sugerując, że żaden z prawie niezliczonych wszechświatów, które opisuje, nie zawiera tak naprawdę ciemnej energii, jaką znamy. „Coraz bardziej jasne jest, że modele zaproponowane do tej pory w teorii strun do opisywania ciemnej energii cierpią z powodu problemów matematycznych”, Ulf Danielsson, współautor nowego artykułu opublikowanego 27 grudnia w czasopiśmie Physical Review Letters i fizyk teoretyczny w Uppsali Uniwersytet w Szwecji, powiedział Live Science.
Danielsson powiedział, że podstawowym problemem jest to, że równania rządzące teorią strun mówią, że każdy wszechświat z naszą wersją ciemnej energii powinien szybko zaniknąć i zniknąć. „Naszym celem jest przekształcenie tego problemu w cnotę” - powiedział.
Wraz ze swoimi kolegami skonstruował model, w którym proces powodujący rozpad wszechświatów przenikających ciemną energię faktycznie napędza inflację bąbelków wykonanych z wielu wymiarów. Żyjemy w granicach jednego z tych rozszerzających się bąbelków, a „ciemna energia jest… subtelnie indukowana przez wzajemne oddziaływanie ścian pęcherzyków, na których żyjemy, i wyższych wymiarów”, napisał Danielsson w poście na blogu opisującym nową teorię .
Według Wielkiego Wybuchu, kiedy narodził się nasz kosmos, staje się momentem, w którym ta bańka zaczęła się rozszerzać, według Danielssona. Cząstki w naszym wszechświecie są po prostu punktami końcowymi ciągów rozciągających się na dodatkowe wymiary. Danielsson i jego koledzy są zainteresowani sprawdzeniem, czy ich model jest zgodny z innymi znanymi aspektami fizyki. Danielsson powiedział, że hipoteza może pomóc fizykom w przewidywalnych przewidywaniach dotyczących wczesnego wszechświata i czarnych dziur.
Ale inni badacze go nie kupują.
„To fikcja matematyczna, która nie ma na to żadnych dowodów eksperymentalnych” - powiedziała Live Science Sabine Hossenfelder, fizyk z Instytutu Zaawansowanych Studiów we Frankfurcie w Niemczech.
Hossenfelder krytycznie odnosi się do większości najnowszych doniesień z fizyki fundamentalnej i opublikował w zeszłym roku książkę Lost in Math: How Beauty Leads Physics Astray (Basic Books, 2018). „Teoretycy strun proponują pozornie nieskończoną liczbę konstrukcji matematycznych, które nie mają znanego związku z obserwacją” - powiedziała.
Ale Danielsson nie sądzi, że teoria strun będzie na zawsze niestabilna i że obecne debaty wokół niej już zapewniają pewne sprawdzenie teorii. „Jeśli okaże się, że teoria strun nie może wytworzyć ciemnej energii, którą obserwujemy, to teoria strun jest nie tylko testowana, ale okazuje się, że jest błędna” - powiedział.
