Η ομορφιά των βρανών

Πηγή: Scientific American, The New York Time, Νοέμβριος 2005

Οι σκέψεις της  43-χρονης Lisa Randall πάνω στις πολλές διαστάσεις, το στρεβλωμένο διάστημα και τις μεμβράνες διαμόρφωσαν τις νέες απόψεις στην κοσμολογία και τη φυσική. Η ίδια ίσως και να μπορέσει να ενοποιήσει και τις τέσσερις δυνάμεις της φύσης.

Η Lisa Randall προσπαθεί να απαντήσει σε μια ερώτηση που έχει ταλανίσει τους επιστήμονες επί δεκαετίες. Γιατί δηλαδή η βαρύτητα είναι τόσο ασθενής έναντι των άλλων δυνάμεων της φύσης; Η απάντησή της μοιάζει να μας λέει ότι στην πραγματικότητα, την δανειζόμαστε από έναν άλλο κόσμο. Με αυτές τις απόψεις, η Lisa Randall (καθηγήτρια φυσικής στο Χάρβαρντ) αλλά και ο Raman Sundrum (καθηγητής στο Johns Hopkins) ενθάρρυναν μια αλλαγή στον τρόπο που οι επιστήμονες σκέφτονται τη θεωρία χορδών - αυτή που όλοι εκθειάζουν σαν τη "θεωρία του παντός" - δίνοντας λίγο φως ελπίδας ότι τα επερχόμενα πειράματα στο CERN μπορούν πραγματικά να εξετάσουν μερικές από τις άφατες έννοιές του.

Η εργασία τους υπονόμευσε τις συνηθισμένες ιδέες που έχουμε για τις διαστάσεις του χώρου μέσα στις οποίες ζούμε, ή την πραγματικότητα της βαρύτητας, του διαστήματος και του χρόνου.

Μαζί με τον Raman Sundrum, η Lisa Randall πρόσφερε έναν τρόπο να ενοποιηθεί η βαρύτητα με άλλες δυνάμεις. Δύο εργασίες τους, οι RS-1 και RS-2 (από τα αρχικά τους), είναι μεταξύ των περισσότερο αναφερόμενων στην πρόσφατη φυσική. Το βιβλίο της "Unraveling the Mysteries of the Universe’s Hidden Dimensions" (Αποκαλύπτοντας τα μυστήρια των κρυμμένων διαστάσεων του Σύμπαντος) κυκλοφορεί από τις εκδόσεις  Warped Passages.

Πρόσφατα, όταν ένα πλήθος ανθρώπων γέμισε το πλανητάριο Hayden ακούγοντας την σε μια διάλεξη, τους ρώτησε: "Πώς ξέρουμε ότι ζούμε σε έναν κόσμο τεσσάρων διαστάσεων;"
"Νομίζετε ότι η βαρύτητα είναι αυτό που βλέπετε. Πάντα εξετάζουμε την ουρά των πραγμάτων κι όχι την πραγματικότητα".

Το ξεκίνημα

Η Lisa Randall φοίτησε στο γυμνάσιο Stuyvesant, όπου ήταν στην ίδια τάξη μαζί με το Brian Greene, το μελλοντικό θεωρητικό χορδών του Κολούμπια και επιτυχημένο συγγραφέα. Ήταν δε το πρώτο κορίτσι επικεφαλής της σχολικής ομάδας μαθηματικών, ενώ κέρδισε το διάσημο διαγωνισμό αναζήτησης επιστημονικών ταλέντων Westinghouse, με ένα πρόγραμμα για τους σύνθετους αριθμούς. Όδευσε τελικά προς το Χάρβαρντ όπου έμεινε έως το 1987, κερδίζοντας ένα Ph.D. στη φυσική.

Ήταν το καλοκαίρι του 1998, υπενθυμίζει η πανεπιστημιακή φυσικός Lisa Randall του Χάρβαρντ (ας σημειωθεί ότι είναι η τρίτη γυναίκα που έγινε καθηγήτρια Φυσικής στην ιστορία του Χάρβαρντ), όταν την τράβηξαν οι πρόσθετες διαστάσεις. Οι πρόσθετες διαστάσεις - πέρα από τις γνωστές τέσσερις που αντιμετωπίζουμε κάθε ημέρα (τρεις του χώρου συν μία του χρόνου) - είναι συστατικό της θεωρητικής φυσικής επί δεκαετίες: ο μαθηματικός Theodor Kaluza πρότεινε μία πέμπτη το 1919, η θεωρία χορδών απαιτεί 10, και η θεωρία Μ των χορδών απαιτεί 11. Αλλά η Randall δεν τις είχε και πολύ ανάγκη, όπως λέει η ίδια, μέχρι εκείνο το καλοκαίρι όταν αποφάσισε να ασχοληθεί με την υπερσυμμετρία, ένα από τα αινίγματα που την απασχολούσαν.

Τότε η Randall ήρθε σε επαφή με τον Raman Sundrum, ένα πανεπιστημιακό μεταδιδακτορικό σπουδαστή στη Βοστώνη με τον οποίο είχε συνεργαστεί πριν και τον ρώτησε εάν θα ήθελε να συμμετάσχει στον καταιγισμό των νέων ιδεών για τις πρόσθετες διαστάσεις και τις μεμβράνες ή βράνες. Οι βράνες είναι περιοχές αρκετών χωρικών διαστάσεων μέσα σε ένα χώρο πολλών διαστάσεων. Ο καθημερινός κόσμος μέσα στον οποίο ζούμε, θα μπορούσε να είναι μία βράνη τριών διαστάσεων, για παράδειγμα.

Οι βράνες

Ο Κόσμος μας θα μπορούσε δηλαδή να είναι μια τέτοια βράνη, ένα νησί τριών διαστάσεων που επιπλέει σε μια θάλασσα περισσοτέρων διαστάσεων, όπως μια φυσαλίδα στη θάλασσα. (Θυμηθείτε το βιβλίο του Stephen Hawking: Το Σύμπαν σαν ένα καρυδότσουφλο). Αλλά θα μπορούσαν να υπάρξουν βράνες με πέντε, έξι, επτά ή περισσότερες διαστάσεις που συνυπάρχουν και που ανακατεύονται, σαν παράξενες κοσμικές φυσαλίδες, που τις έχουν ονομάσει το πολυσύμπαν.

"Ο Raman ήδη είχε σκεφτεί για τις βράνες και τις πρόσθετες διαστάσεις, και ήταν το σωστό πρόσωπο για να ενώσω τις δυνάμεις μου μαζί του", εξηγεί η Randall.

Αλλά ο Sundrum ήταν λίγο ανήσυχος. Ήταν στην τρίτη του μεταδιδακτορική εργασία, δεν είχε συνεχή δουλειά και ήθελε να αφήσει τη φυσική για οικονομικούς λόγους. Αλλά συμπάθησε τον τρόπο που η Randall σκεφτόταν και αποφάσισε να συνεχίσει την περιπέτεια του στη φυσική. Οι καρποί εκείνης της συνεργασίας, που τροφοδοτήθηκαν με άφθονη καφεΐνη και παγωτό, όπως και από τις μεθυστικές εξισώσεις, ήταν οι γνωστές εργασίες RS-1 και RS-2, δύο από τις πιο αναφερόμενες εργασίες στη φυσική τα προηγούμενα πέντε χρόνια.

Οι ανακοινώσεις αυτές, που εμφανίστηκαν το 1999, πρόσφεραν νέους τρόπους να σκεφτόμαστε για τη βαρύτητα, τις βράνες και τις πρόσθετες διαστάσεις, και πρότειναν ότι το σύμπαν μπορεί να έχει εξελιχθεί διαφορετικά στην αρχή από ό,τι έκανε αργότερα.

"Για μένα όπως και για πολλούς ανθρώπους στην κοσμολογία και τη φυσική σωματιδίων, σήμαινε ότι υπήρχε ένα νέο ολόκληρο σύνολο δυνατοτήτων που θα μπορούσε να έχει το πρόωρο σύμπαν", λέει ο James Cline του πανεπιστημίου McGill. Για τον Sundrum, που τώρα είναι καθηγητής στο πανεπιστήμιο Johns Hopkins, σήμαινε επτά προσφορές εργασίας. "Η Randall έχει ένα θαυμάσιο ένστικτο", λέει και γελά.

Αυτό το ένστικτο κάνει συχνά τη Randall να ασχοληθεί με προβλήματα που ξέρει ελάχιστα. Έτσι, αν και δεν το σκόπευαν, οι Randall και Sundrum κατέληξαν στις πρόσθετες διαστάσεις για να προσφέρουν μια λύση σε αυτό που ονομάζεται ιεραρχικό πρόβλημα. Το πρόβλημα είναι ουσιαστικά αυτό: Γιατί είναι η βαρύτητα τόσο μικροσκοπική, τόσα δισεκατομμύρια δισεκατομμυρίων φορές πιο ασθενής έναντι της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης, των ασθενών και των ισχυρών πυρηνικών δυνάμεων; Η τεράστια απόκλιση στη δύναμη κάνει αδύνατον να συνδυαστεί η βαρύτητα με τις άλλες τρεις δυνάμεις, μια ενοποίηση που θεωρείται ότι υπήρχε  κατά τη διάρκεια της αρχικής φάσης της Μεγάλης Έκρηξης.

Το πρώτο μοντέλο με τις δύο βράνες

Οι δυο τους άρχισαν σχεδιάζοντας εικόνες και κάνοντας πρόχειρες εκτιμήσεις. Αυτό που σχεδίασαν ήταν ένα διπλό σύμπαν, τετραδιάστατων βρανών, αραιά διαχωρισμένων από ένα χώρο πέντε διαστάσεων.

Όταν έλυσαν τις εξισώσεις για αυτήν την οργάνωση, ανακάλυψαν ότι ο χώρος μεταξύ των βρανών θα στρεβλωνόταν. Τα αντικείμενα, παραδείγματος χάριν, θα εμφανίζονταν να γίνονται μεγαλύτερα ή μικρότερα και θα είχαν λιγότερη ή περισσότερη μάζα καθώς θα κινούνταν πέρα δώθε μεταξύ των βρανών.

Μια τέτοια κατάσταση, αναγνώρισαν με έκπληξη, θα μπορούσε να δώσει μια φυσική εξήγηση για το πρόβλημα της ιεραρχίας χωρίς επίκληση υπερσυμμετρίας. Υποθέστε, είπαν, ότι η βαρύτητα είναι πραγματικά εγγενώς τόσο ισχυρή όσο και οι άλλες δυνάμεις, αλλά λόγω της στρέβλωσης η βαρύτητα είναι πολύ πολύ ισχυρότερη σε μία από τη βράνες απ' ό,τι στην άλλη, όπου συμβαίνει να ζούμε. Γι αυτό και αισθανόμαστε τη βαρύτητα να είναι τόσο εξαιρετικά αδύνατη.

"Μπορεί να είστε σε μια μέτρια μόνο απόσταση μακριά από τη βράνη της βαρύτητας", εξηγεί η Randall, "και η βαρύτητα να είναι απίστευτα ασθενής". Αυτό το αποτέλεσμα ήταν μια φυσική εξήγηση γιατί οι ατομικές δυνάμεις σε σχέση με τη βαρύτητα έχουν σχέση 10 εκατομμύρια δισεκατομμύρια φορές προς 1.

Θα μπορούσε αυτή η εξήγηση να είναι αληθινή; Ακούγεται τρελό, αλλά ανακάλυψαν σύντομα μια ακόμα πιο παράξενη δυνατότητα. Η πέμπτη διάσταση θα μπορούσε πραγματικά να είναι άπειρη και δεν θα μπορούσαμε να την παρατηρήσουμε.

Σε αυτήν την περίπτωση, θα υπήρχε μόνο μία βράνη, η δική μας, που περιέχει και τη βαρύτητα όπως την ξέρουμε και το υπόλοιπο της φύσης. Αλλά αυτή θα στρέβλωνε το χώρο με τον ίδιο τρόπο όπως και στο πρώτο μοντέλο, παγιδεύοντας τη βαρύτητα εδώ κοντά έτσι ώστε θα παρατηρούσαμε ένα χωρόχρονο τεσσάρων διαστάσεων. Η Randall αναγνώρισε, ότι αυτό το μοντέλο με τη μία βράνη δεν έλυσε το πρόβλημα της ασθενούς βαρύτητας, αλλά ήταν μια αποκάλυψη, ότι θα μπορούσε να ήταν δίπλα μας ένας άπειρος ωκεανός του χώρου χωρίς να έχει ανιχνευτεί.

"Έτσι όταν γράψαμε αυτή την εργασία, αυτό που καταλάβαμε ήταν το καταπληκτικό γεγονός, που πραγματικά ήταν αγνοημένο επί 100 χρόνια, ότι μπορείτε να έχετε αυτήν την άπειρη πρόσθετη διάσταση", είπε.

Έτσι, δεν έκαναν χρήση της υπερσυμμετρίας - μια δημοφιλής λύση που υποστηρίζει την ύπαρξη των μέχρι τώρα μη ανιχνευθέντων σωματιδίων που λέγονται υπερσυνεργάτες όλων των γνωστών σωματιδίων.

Συμπερασματικά οι Randall και Sundrum προϋπέθεσαν ότι η βαρύτητα θα μπορούσε να διαμένει σε μια διαφορετική βράνη από τις δικές μας, μια βράνη που διαχωρίζεται από τη δική μας βράνη με ένα χώρο των πέντε διαστάσεων, στον οποίο η πρόσθετη διάσταση είναι πλάτους 10^-31 εκατοστών. Αυτό το αρχικό μοντέλο το ονόμασαν RS-1, και σε αυτό όλα οι δυνάμεις και τα σωματίδια 'κολλούν' στην τρισδιάστατη βράνη μας εκτός από τη βαρύτητα, η οποία συγκεντρώνεται στην άλλη δεύτερη βράνη και είναι ελεύθερη να ταξιδέψει μεταξύ τους σε όλο το χωρόχρονο, που είναι στρεβλωμένος με ένα αρνητικό τρόπο, ( ονομάζεται χώρος αντι-De Sitter). Ώσπου να φτάσει σε μας, η βαρύτητα είναι ασθενής. Στην άλλη δεύτερη βράνη όμως η βαρύτητα είναι ισχυρή, ίσης τιμής με τις τρεις άλλες γνωστές δυνάμεις.

Οι θεωρητικοί χορδών είχαν εξετάσει την ιδέα του περιορισμού όλων των δυνάμεων σε μία βράνη ενώ  η βαρύτητα έχει μια διαρροή, αλλά δεν είχαν επιλύσει το μηχανισμό αυτό, λέει ο φυσικός Joseph Lykken του Fermilab στην Μπαταβία του Ιλλινόις. Οι Randall και Sundrum, παρατηρεί, "άλλαξαν τη σκέψη των ανθρώπων για το θέμα αυτό εξ ολοκλήρου".

Βελτίωση του αρχικού μοντέλου

Καθώς οι Randall και Sundrum βελτίωσαν την ιδέα τους, συνειδητοποίησαν ότι εάν η πρόσθετη διάσταση του χωρόχρονου είναι στρεβλωμένη στο μοντέλο αντι-De Sitter, τότε αυτή μπορεί να είναι απείρως μεγάλη. Αυτό το πρότυπο έγινε γνωστό ως RS-2. "Φοβόμαστε ότι θα μας έλεγαν ανόητους", θυμάται ο Sundrum.

Ο θεωρητικός φυσικός Michael J. Duff του Αυτοκρατορικού Κολεγίου στο Λονδίνο λέει: "Αποτέλεσε έκπληξη ακόμη και σε αυτούς που εργάζονται στις πρόσθετες διαστάσεις,  ότι ακόμα κι αν η πρόσθετη διάσταση είναι πολύ μεγάλη, δεν θα την γνωρίζαμε. Ο νόμος του Νεύτωνα θα ήταν και πάλι ένας νόμος του αντιστρόφου τετραγώνου, κι όχι ένας νόμος του αντιστρόφου στον κύβο, όπως κάποιος αφελώς μπορεί να ανέμενε".

Πέρασε καιρός για πολλούς φυσικούς να συνειδητοποιήσουν τι πρότειναν οι Randall και Sundrum, αλλά ο χρόνος ήταν σωστός για μια τέτοια σκέψη. Ο χώρος αντι–De Sitter αναδύεται σε μερικά μοντέλα, όπου αναπτύσσονταν οι βράνες, και το 1998 ο Nima Arkani-Hamed  του Χάρβαρντ, ο Georgi Dvali του πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης και ο Σάββας Δημόπουλος του πανεπιστημίου του Στάνφορντ (ή ADD για συντομία) είχαν θέσει ως αίτημα μια βράνη τριών διαστάσεων μέσα σε δύο μεγάλες πρόσθετες διαστάσεις.

Η Randall θέλει να ξέρει γιατί οι θεωρίες της μαζί με τις θεωρίες χορδών φαίνονται να δίνουν μια εικόνα του κόσμου στον οποίο οι θεωρίες με διαφορετικούς αριθμούς διαστάσεων δίνουν την ίδια φυσική; Αυτή και ο Andreas Karch του πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον έχουν βρει, παραδείγματος χάριν, ότι η πέμπτη διάσταση θα μπορούσε να είναι τόσο στρεβλωμένη που ο αριθμός των διαστάσεων που βλέπετε θα εξαρτιέται από το που βρίσκεστε. Το σύμπαν μας μπορεί να είναι απλώς μια τρισδιάστατη "καταβόθρα" λέει.

Στο μέλλον μπορούμε να μάθουμε

Μερικά από τα πρόσφατα μοντέλα, όπως το RS, της συνεργασίας ADD ή και άλλα ακόμα, θα τεθούν σε δοκιμή όταν ο Μεγάλος Συγκρουστής Αδρονίων (LHC) στο Κέντρο Πυρηνικών Μελετών και Ερευνών (CERN) στη Γενεύη θα φτιαχτεί το 2007. "Εάν υπάρχει οποιαδήποτε λύση στο ιεραρχικό πρόβλημα, πρέπει να αποκαλυφθεί στις ενέργειες που το LHC θα εξερευνήσει", λένε οι Randall και Sundrum. Τα αποδεικτικά στοιχεία θα μπορούσαν να συμπεριλάβουν τα γκραβιτόνια, τους υπερσυμμετρικούς συνεργάτες ή τις παροδικές, μικροσκοπικές μαύρες τρύπες.

"Ακόμα κι αν δεν ξέρουμε την απάντηση, πρέπει να μας αποκαλύψει μια απάντηση για αυτά", προσθέτει η Randall.

Σύμφωνα με τη Randall, μπορούμε να ζούμε σε μια τρισδιάστατη βράνη, αλλά "υπάρχουν περιοχές πέρα από τον ορίζοντα που φαίνονται πραγματικά ολοκληρωτικά διαφορετικές. Και δεν τις έχουμε εξερευνήσει πλήρως ακόμα".

"Βασικά, δεν είναι απολύτως προφανές τι είναι η βαρύτητα, ή τι διαστάσεις έχει", λέει. "Μια από αυτές τις ημέρες θα καταλάβουμε καλύτερα τι σημαίνει, ποιο είναι το θεμελιώδες πράγμα που μας δίνει ο χώρος και τις διαστάσεις του χώρου ειδικότερα."

Κι αν οι ιδέες της δεν είναι σε σας οικείες, μην φοβάστε. Ακόμα και οι πιο ειδικοί σε θέματα αυτά ενώ δεν τις καταλαβαίνουν, όμως ξέρουν ότι έχει δίκιο.

Παράθεμα

Τόσο η βαρύτητα όσο και η ηλεκτρομαγνητική δύναμη μειώνονται με το τετράγωνο της απόστασης. Κι όμως η βαρύτητα είναι κατά πολύ ασθενέστερη από όλες τις άλλες δυνάμεις. Και έτσι μας απομένει το ερώτημα: Τι είναι αυτό που κάνει τη βαρύτητα τόσο ξεχωριστή περίπτωση;

Η θεωρία βρανών έθεσε ως αξίωμα ότι ζούμε παγιδευμένοι στον τρισδιάστατο κόσμο μας, ο οποίος εμπεριέχεται μέσα σε χώρο περισσοτέρων διαστάσεων. Στην πραγματικότητα κανένα από τα γνωστά μας αντικείμενα δεν μπορεί να κινηθεί μέσα σ' αυτό το χώρο - ούτε τα ηλεκτρόνια, ούτε τα κουάρκς, ούτε κανένας άλλος -  εκτός από τη βαρύτητα. Μόνο αυτή μπορεί να διαδοθεί σε περισσότερες διαστάσεις. Καθώς λοιπόν τα βαρυτόνια διαχέονται σ' αυτό το χώρο των περισσότερων διαστάσεων, ελαττώνεται ο αριθμός αυτών που απομένουν στον 3-διάστατο κόσμο μας για ν' αναπτύξουν ελκτικές δυνάμεις μεταξύ των υλικών αντικειμένων. Όταν μειώνεται ο αριθμός των σωματιδίων φορέων, η αντίστοιχη δύναμη γίνεται ασθενέστερη.

Φαντασθείτε ότι είστε ένα βαρυτόνιο. Τα βαρυτόνια όπως και τα φωτόνια δεν έχουν μάζα και ως άμαζα κινούνται με την ταχύτητα του φωτός. Σύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας ότι κινείται με την ταχύτητα του φωτός δεν αντιλαμβάνεται την πάροδο του χρόνου. Σ' εσάς λοιπόν που κινείστε με την ταχύτητα του φωτός το Σύμπαν σας φαίνεται θεμελιωδώς μεγαλύτερο. Εσείς μπορείτε σε αντίθεση με τα άλλα σωματίδια να κινηθείτε σε μια ακόμη διάσταση, την τέταρτη διάσταση του χώρου. Σήμερα το μέγεθος και το σχήμα αυτής της τέταρτης διάστασης είναι ακόμη αμφιλεγόμενα. Υπάρχουν δύο εναλλακτικές εκδοχές.

1) Η επιπλέον διάσταση είναι μικρή και συνεστραμμένη, αν και όχι της ίδιας τάξης μεγέθους με τις πραγματικά μικροσκοπικές διαστάσεις που συνδέονται με τη θεωρία χορδών.
Μπορεί να φτάνει σε μήκος το 1mm. Για τη σωματιδιακή φυσική το 1mm είναι ότι για την καθημερινή μας εμπειρία η απόσταση της Γης από τον πλησιέστερο κβάζαρ. Πρόκειται για εξαιρετικά μεγάλο μήκος. Γι αυτό το λόγο η θεωρία βρανών ονομάστηκε αρχικά, θεωρία των μεγάλων πρόσθετων διαστάσεων. Κάθε επιπλέον διάσταση είναι κουλουριασμένη σε ένα κύκλο. Έτσι αν είσαστε βαρυόνιο θα μπορούσατε να κινηθείτε σ' αυτή την κυκλική διάσταση σε κάθε σημείο του χώρου, ενώ ταυτόχρονα θα κινείστε σε μια ευθεία γραμμή μέσα στις γνωστές μας τρεις διαστάσεις.

2) Η πρόσθετη διάσταση είναι άπειρου μεγέθους. Είμαστε εξοικειωμένοι με τις άπειρες διαστάσεις. Στην πραγματικότητα οι τυπικές διαστάσεις μέσα στις οποίες κινούμαστε στην καθημερινή μας εμπειρία φαίνονται άπειρου μεγέθους. Θα μπορούσαμε θεωρητικά να επιλέξουμε μια κατεύθυνση - ας πούμε προς τα επάνω - και να κινηθούμε πάνω σ' αυτήν για πάντα χωρίς ποτέ να επιστρέψουμε στην ίδια θέση, χωρίς ποτέ να καταλήξουμε σε κάποιο τέλος. Για πρώτη φορά η Lisa Randall και ο  Raman Sundrum, πρότειναν την πιθανότητα μιας άπειρης τέταρτης διάστασης, το 1999, και ήταν η πρώτη φορά που θεωρήθηκε βάσιμο το ενδεχόμενο η επιπρόσθετη διάσταση να μη χρειάζεται να είναι μικροσκοπική για να παραμένει αόρατη. Εάν μόνο τα βαρυτόνια μπορούν να κινηθούν σ' αυτήν την επιπλέον διάσταση, τότε θα μπορούσε να είναι απόλυτα ευθύγραμμη και άπειρου μεγέθους, χωρίς ποτέ να μπορούμε να το διαπιστώσουμε. Η πρόταση αυτή έχει το πλεονέκτημα ότι εισηγείται μια νέα διάσταση απόλυτα όμοια με τις συνηθισμένες που γνωρίζουμε καλά. Με τη μόνη διαφορά ότι μόνο τα βαρυτόνια την αισθάνονται.

Υπάρχει και μια τρίτη εναλλακτική εκδοχή, διαφέρει όμως ουσιωδώς από τις δύο παραπάνω. Παρατηρείστε ότι οι δύο αυτές απαιτούν μια μόνο επιπλέον διάσταση. (Σε κάποιες παραλλαγές αυτών των θεωριών προτείνεται η ύπαρξη δύο ή τριών - η μία όμως από αυτές είναι απαραίτητη). Ο λόγος είναι ότι η βαρύτητα χρειάζεται αρκετό επιπλέον χωροχρόνο για να διαχυθεί και να εξασθενήσει. Η περίπλοκη δομή που θ' αποδώσετε στον χώρο αυτό - είτε βάσει της θεωρίας των χορδών, είτε βάσει μιας άλλης θεωρίας που ονομάζεται υπερσυμμετρία είτε επιλέγοντας κάποια τρίτη, εντελώς διαφορετική - αποτελεί ουσιαστικά λεπτομέρεια.

Αυτή όμως η τρίτη εναλλακτική εκδοχή δεν αποτελεί απλώς συνδυασμό της θεωρίας των χορδών και της θεωρίας βρανών, έναν τρόπο να εντάξουμε καινοτόμες ιδέες στο ίδιο εννοιολογικό πλαίσιο. Σύμφωνα με αυτή την εκδοχή, οι πρόσθετες διαστάσεις είναι δύο, ευθύγραμμες και πεπερασμένες, οι οποίες μας οδηγούν σε ένα παράλληλο Σύμπαν.

Η θεωρία των χορδών αξιώνει ότι ζούμε σε ένα κόσμο 10 διαστάσεων. Φαντασθείτε λοιπόν ότι αντί να ζούμε σ' ένα 4-διάστατο χώρο (3 χωρικές και 1 χρονική διάσταση) και οι υπόλοιπες 6 διαστάσεις να είναι κουλουριασμένες σε τόσο μικρά σφαιρίδια, που δεν υπάρχει περίπτωση να τις παρατηρήσουμε ποτέ άμεσα, υπάρχουν δύο 4-διάστατοι χώροι. Ο δικός μας και ένας άλλος που βρίσκεται σε μικρή απόσταση από τον πρώτο. Μια 2-διάστατη επιφάνεια συνδέει αυτές τις δύο βράνες, άρα οι διαστάσεις είναι 4+4+2 = 10. Το συμπέρασμα είναι ότι ανέκαθεν υπήρχε μια άλλη βράνη, σε απόσταση ενός mm περίπου από τη δική μας, στην οποία δεν θα μπορούσαμε ποτέ να ταξιδέψουμε επειδή δεν είμαστε βαρυτόνια. Είναι το είδος των υποθέσεων το οποίο όσοι ασχολούνται με τη θεωρία των χορδών δεν αποκαλούν "ξεκάθαρα γελοίο" αλλά  παραφράζοντάς το "στρυφνό, εφιαλτικό σενάριο"! Είναι πάντως συνεπές από μαθηματική άποψη, ακόμη κι αν συνθλίβει την κοινή λογική μας.  

Αυτές όλες οι θεωρίες αγγίζουν τα όρια της ανθρώπινης λογικής. Κανείς δεν γνωρίζει αν κάποια από αυτές ισχύει πραγματικά, επειδή κανείς δεν έχει προσδιορίσει πως θα μπορούσαμε να ελέγξουμε την αλήθεια τους με βάση το φυσικό κόσμο. Αυτές οι θεωρίες όμως θα αποσαφηνιστούν προοδευτικά τόσο σ' αυτούς που τις επεξεργάζονται όσο και σε μας. Η φιλοδοξία είναι να κατασκευαστεί μια Αληθινή θεωρία του Σύμπαντος, η οποία θα περιγράφει ένα Σύμπαν το οποίο θα μπορούμε να κατανοήσουμε πλήρως, χωρίς όμως σήμερα να μπορούμε να το φανταστούμε πως θα είναι.

Η Lisa Randall γεννήθηκε το 1962 στη Νέα Υόρκη και τώρα διδάσκει Θεωρητική Φυσική στο Πανεπιστήμιο του Harvard. Πρόκειται για μία από τις σημαντικότερες ερευνήτριες της εποχής μας για θέματα από τη Φυσική Σωματιδίων, τη Θεωρία Υπερχορδών και την Κοσμολογία.

Στα χρόνια που σπούδασε η Lisa Randall στο Stuyvesant High School στο Μανχάταν είχε σημαντικές επιδόσεις στα Μαθηματικά. Στη συνέχεια σπούδασε προνομιακά σε διάσημα πανεπιστήμια, όπως το Harvard, το Berkley, το Princeton και το MIT. Το έτος 1983 πήρε το Bachelor of Science και το έτος 1987 Διδακτορικό Φυσικής, αμφότερα στο Harvard.

Τα έτη από 1990 μέχρι 2001 η Randall έγινε επίκουρη καθηγήτρια και στη συνέχεια καθηγήτρια Φυσικής στο ΜΙΤ, ενώ από το 1998 μέχρι 2000 διετέλεσε καθηγήτρια Φυσικής στο Princeton. Το έτος 2001 διορίστηκε σε έδρα Θεωρητικής Φυσικής στο Harvard. Τα έτη από το 1999 μέχρι το 2004 αναδείχθηκε η Randall η ερευνήτρια με τις περισσότερες αναφορές από άλλους ερευνητές στις εργασίες της για θέματα Φυσικής υψηλών ενεργειών.

Η Lisa Randall, στην οποία έχουν απονεμηθεί πολλά επιστημονικά βραβεία στην Αμερική και στην Ευρώπη, εργάζεται από ετών σε μοντέλα της Θεωρίας Υπερχορδών. Με βάση αυτά τα μοντέλα προσπαθεί να εξηγήσει και να συνδυάσει σε μια ενιαία θεωρία τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, την Κβαντική Φυσική και την βαρυτική δύναμη (Θεωρία των Πάντων). Επαναστατικό αποτέλεσμα αυτών των εργασιών ήταν η διατύπωση του μοντέλου των πολυσυμπάντων (multiverse), τα οποία διαπερνώνται και υπερτίθενται αμοιβαία. Με τον συνεργάτη της Raman Sundrum διατύπωσε η Randall ένα μοντέλο πέντε διαστάσεων του πολυσύμπαντος, με το οποίο εξηγούνται διάφορα φαινόμενα του δικού μας κόσμου (σύμπαντος).