Θεωρίες φυσικής

Μήπως το σύμπαν μας αναδύεται σε μια φυσαλίδα που διαστέλλεται σε μια υψηλότερη διάσταση. Μια νέα θεωρία της φυσικής λέει ναι.

Written by Δ.Μ.

Όπως ένα κομμάτι αφρού στην κορυφή ενός ωκεάνιου κύματος, έτσι και το παρατηρούμενο σύμπαν μας μπορεί να μην είναι τίποτα περισσότερο από μία ‘λωρίδα’ που κάθεται μέσα στην άκρη μιας φυσαλίδας που συνεχώς επεκτείνεται σε μια υψηλότερη διάσταση.

Share

Όπως ένα κομμάτι αφρού στην κορυφή ενός ωκεάνιου κύματος, έτσι και το παρατηρούμενο σύμπαν μας μπορεί να μην είναι τίποτα περισσότερο από μία ‘λωρίδα’ που κάθεται μέσα στην άκρη μιας φυσαλίδας που συνεχώς επεκτείνεται σε μια υψηλότερη διάσταση.

Bubbles-Multiverse

Ενώ αυτή η ιδέα μπορεί να ακούγεται σαν κάτι από το όνειρο ενός φυσικού, είναι στην πραγματικότητα μια νέα προσπάθεια για να συμβιβάσει τα μαθηματικά της θεωρίας των χορδών με την πραγματικότητα της σκοτεινής ενέργειας, μια μυστηριώδη κοσμογονική δύναμη που δρα αντίθετα στη βαρύτητα.

Η θεωρία των χορδών είναι μια προσπάθεια να ενώσουμε τους δύο πυλώνες της φυσικής του 20ού αιώνα – την κβαντομηχανική και τη βαρύτητα – υποθέτοντας ότι όλα τα σωματίδια είναι μονοδιάστατες χορδές των οποίων οι δονήσεις καθορίζουν ιδιότητες όπως η μάζα και το φορτίο. Η θεωρία έχει θεωρηθεί όμορφη μαθηματικά και  εδώ και πολύ καιρό υπήρξε ένας από τους κορυφαίους υποψήφιους για αυτό που οι επιστήμονες αποκαλούν Θεωρία του Παντός, που σημαίνει ένα πλαίσιο για να εξηγήσει όλη τη φυσική, θεωρία που διαδόθηκε σε βιβλία όπως το Κομψό Σύμπαν του Brian Greene.

Αλλά οι θεωρητικοί των χορδών βρίσκονται σε έναν πόλεμο με τις δικές τους εικασίες. Πολλές εκδοχές της θεωρίας χορδών απαιτούν ότι η πραγματικότητα αποτελείται από 10 ή περισσότερες διαστάσεις – οι τρεις του χώρου και ο χρόνος που συνήθως βιώνουμε, καθώς και πολλές άλλες που είναι τυλιγμένες πολύ σφικτά. Ακριβώς το πώς διαμορφώνονται αυτές οι επιπλέον διαστάσεις καθορίζει τα χαρακτηριστικά του σύμπαντος που αντιλαμβανόμαστε.

Στις αρχές της δεκαετίας του 2000, οι ερευνητές συνειδητοποίησαν ότι η θεωρία των χορδών επέτρεπε να υπάρχουν μέχρι και 10 ^ 500 μοναδικά σύμπαντα, δημιουργώντας ένα τοπίο πολυσύμπαντος στο οποίο το συγκεκριμένο μας σύμπαν ήταν μόνο ένα μικροσκοπικό τμήμα. Αλλά οι εξισώσεις της θεωρίας των χορδών, επίσης, παρήγαγαν ως επί το πλείστον υποθετικά σύμπαντα που δεν είχαν σκοτεινή ενέργεια, την οποία οι αστρονόμοι ανακάλυψαν στη δεκαετία του 1990 και η οποία επί του παρόντος επιταχύνει την διαστολή του Κόσμου.

Λίγο πριν, το 2018, οι ερευνητές έδωσαν ένα πλήγμα στη θεωρία των χορδών υποδηλώνοντας ότι κανένα από τα σχεδόν αμέτρητα σύμπαντα που περιγράφει στην πραγματικότητα δεν περιέχει τη σκοτεινή ενέργεια όπως την ξέρουμε. «Είναι ολοφάνερο ότι τα μοντέλα που προτείνονται μέχρι τώρα στη θεωρία των χορδών για να περιγράψουν τη σκοτεινή ενέργεια υποφέρουν από μαθηματικά προβλήματα», λέει ο Ulf Danielsson, συν-συγγραφέας μιας νέας δημοσίευσης στο περιοδικό Physical Review Letters και ενός θεωρητικού φυσικού στην Ουψάλα της Σουηδίας.

Το βασικό πρόβλημα, δήλωσε ο Danielsson, είναι ότι οι εξισώσεις που διέπουν τη θεωρία των χορδών λένε ότι κάθε σύμπαν με την εκδοχή της σκοτεινής ενέργειας σε αυτό θα πρέπει γρήγορα να αποσυντεθεί και να εξαφανιστεί. «Η ιδέα μας είναι να μετατρέψουμε αυτό το πρόβλημα σε αρετή», ανέφερε ο Danielsson.

Μαζί με τους συναδέλφους του, δημιούργησε ένα μοντέλο στο οποίο η διαδικασία που προκαλεί τη φθορά αυτών των συμπάντων τα οποία διαπερνώνται από τη σκοτεινή ενέργεια, οδηγεί πραγματικά στον πληθωρισμό φυσαλίδων που φτιάχνονται από πολλές διαστάσεις. Ζούμε μέσα στα όρια μιας από αυτές τις διογκούμενες φυσαλίδες και η «σκοτεινή ενέργεια προκαλείται με λεπτό τρόπο μέσω της αλληλεπίδρασης ανάμεσα των τοιχωμάτων των φυσαλίδων πάνω στις οποίες ζούμε και των ανώτερων διαστάσεων», έγραψε ο Danielsson στο blog του που περιγράφει τη νέα θεωρία .

Η Μεγάλη Έκρηξη, όταν γεννήθηκε ο Κόσμος μας, γίνεται η στιγμή που αυτή η φυσαλίδα άρχισε να επεκτείνεται, σύμφωνα με τον Danielsson. Τα σωματίδια στο σύμπαν μας είναι απλά τα τελικά σημεία των χορδών που εκτείνονται σε επιπλέον διαστάσεις. Ο Danielsson και οι συνεργάτες του ενδιαφέρονται να ελέγξουν εάν το μοντέλο τους είναι συμβατό με άλλες γνωστές πτυχές της φυσικής. Και αυτή η υπόθεση θα μπορούσε να βοηθήσει τους φυσικούς να κάνουν παρατηρήσιμες προβλέψεις για το πρώιμο σύμπαν και τις μαύρες τρύπες, εξηγεί ο Danielsson. 

Όμως άλλοι ερευνητές δεν αναγνωρίζουν ότι είναι σωστή η θεωρία.

«Εναι ένα μαθηματικό μυθιστόρημα που έχει μηδενικά πειραματικά στοιχεία», δήλωσε ο Sabine Hossenfelder, φυσικός στο Ινστιτούτο Προηγμένων Μελετών της Φρανκφούρτης.

Ο Hossenfelder έχει επικρίνει τις περισσότερες από τις τελευταίες εξελίξεις στη θεμελιώδη φυσική και δημοσίευσε ένα βιβλίο πέρυσι που ονομάζεται Lost in Math: Πώς η ομορφιά αναγκάζει τη φυσική να παραστρατήσει). «Οι θεωρητικοί των χορδών προτείνουν μια φαινομενικά ατελείωτη ποσότητα μαθηματικών κατασκευών που δεν έχουν καμία σχέση με την παρατήρηση», ανέφερε.

Αλλά ο Ντάνιελσον δεν πιστεύει ότι η θεωρία των χορδών θα είναι για πάντα αβέβαιη και ότι οι τρέχουσες συζητήσεις που την περιβάλλουν παρέχουν ήδη ορισμένους ελέγχους στη θεωρία. «Αν αποδειχθεί ότι η θεωρία χορδών δεν μπορεί να αποδώσει μια σκοτεινή ενέργεια του είδους που παρατηρούμε, τότε η θεωρία των χορδών δεν είναι μόνο δοκιμασμένη, αποδεικνύεται λανθασμένη», δήλωσε.

Πηγή

About the author

Δ.Μ.

Share