היסטוריה ותכונות של M-Theory

M-Theory הוא השם לגרסה אחידה של תיאוריית המיתריםשהוצע בשנת 1995 על ידי הפיזיקאי אדוארד ויטן. בזמן ההצעה היו חמש וריאציות של תורת המיתרים, אך ויטן העלה את הרעיון שכל אחת מהן הייתה ביטוי של תיאוריה אחת הבסיסית.

וייטן ואחרים זיהו כמה צורות של דואליות בין התיאוריות אשר יחד עם מסוימות הנחות על טבע היקום, יכולות לאפשר לכולן להיות תיאוריה אחת ויחידה: M- תיאוריה. אחד המרכיבים העיקריים של M-Theory הוא שהיא דרשה להוסיף עוד מימד נוסף על גבי ה- ממדים נוספים רבים של תורת המיתרים, כך שיכולים להיות היחסים בין התיאוריות הסתדר.

בשנות השמונים ובתחילת שנות התשעים, תאוריית המיתרים הגיעה למשהו בעייתי בגלל שפע עשירים. על ידי יישום של סופר-סימטריה על תורת המיתרים, אל תאוריית העל העליונה המשולבת, היו לפיזיקאים (כולל ויטן עצמו) בחנו את המבנים האפשריים של תיאוריות אלה, והעבודה שהתקבלה הציגה 5 גרסאות מובחנות של עליונות תיאוריה. מחקרים עוד הראו שאפשר להשתמש בצורות מסוימות של טרנספורמציות מתמטיות, הנקראות S- דואליות ו- T- דואליות, בין הגרסאות השונות של תורת המיתרים. פיזיקאים הפסידו

בכנס פיזיקה לתורת המיתרים, שהתקיים באוניברסיטת דרום קליפורניה באביב 1995, הציע אדוארד ויטן את השערתו כי יש להתייחס ברצינות לדואליות זו. מה אם, הוא הציע, המשמעות הפיזית של התיאוריות הללו היא שהגישות השונות לתורת המיתרים היו דרכים שונות לביטוי מתמטי של אותה תיאוריה שבסיסה. למרות שלא מיפו את פרטי התיאוריה הבסיסית ההוא, הוא הציע את השם לשם M-Theory.

חלק מהרעיון העומד בלב תורת המיתרים עצמה הוא שארבעת המימדים (3 ממדי שטח וממד חד פעמי) של היקום הנצפה שלנו יכולים להיות מוסברת על ידי חשיבה על היקום כעל 10 ממדים, אבל אז "דחיסת" 6 ממדים אלה לסולם תת-מיקרוסקופי שאינו נצפים. ואכן וויטן עצמו היה אחד האנשים שפיתחו שיטה זו בראשית שנות השמונים! כעת הוא הציע לעשות את אותו הדבר, על ידי הנחת מימדים נוספים שיאפשרו טרנספורמציות בין גרסאות תורת המיתרים השונות בתלת מימד.

ההתלהבות של המחקר שיצא מאותו מפגש, והניסיון לגזור את התכונות של M-Theory, חנכו עידן שחלקם כינו "מהפכת תורת המיתרים השנייה" או "המהפכה העליונה השנייה".

אף על פי שהפיזיקאים עדיין לא חשפו את סודותיה של תורת ה- M, הם זיהו כמה תכונות שהיו לתאוריה אם ההשערה של ויטן תתברר כנכונה:

• 11 ממדים של זמן חלל (אין להתבלבל בין הממדים הנוספים הללו לרעיון בפיזיקה של א רב-גוניות של יקומים מקבילים)
• מכיל מיתרים ו סובלות (נקרא במקור ממברנות)
• שיטות לשימוש בדחיסה כדי להסביר כיצד הממדים הנוספים מצטמצמים לארבעת הממדים של המרחב שאנו צופים
• כפילויות וזיהויות בתוך התיאוריה המאפשרות לה לצמצם למקרים מיוחדים של תיאוריות המיתרים הידועות, ובסופו של דבר לפיזיקה שאנו צופים ביקום שלנו

לא ברור למה אמור ה- M בתורת M, למרות שסביר להניח שהוא במקור עמד על "ממברנה" מכיוון שאלו התגלו זה עתה כמרכיב מרכזי בתורת המיתרים. ויטן עצמו חידד את הנושא, וקבע כי ניתן לבחור את המשמעות של ה- M לפי הטעם. האפשרויות כוללות ממברנה, מאסטר, קסם, מסתורין וכן הלאה. קבוצה של פיזיקאים, שהובלה בחלקם הגדול לאונרד סוסקינד, פיתחו את תיאוריית המטריקס, שלדעתם בסופו של דבר יכולה לבחור את ה- M אם יתגלה שהיא אכן נכונה.

לתיאוריית M, כמו הגרסאות של תורת המיתרים, הבעיה שהיא כרגע לא עושה שום תחזיות ממשות שניתן לבחון בניסיון לאשש או להפריך את התיאוריה. פיסיקאים תיאורטיים רבים ממשיכים לחקור תחום זה, אך כאשר יש לך יותר משני עשורים של מחקר ללא תוצאות מוצקות, ללא ספק ההתלהבות מעט הולכת ודעכה. עם זאת, אין שום עדות לכך שחזקה טוענת כי גם השערת M-Theory של ויטן היא שקרית. זה יכול להיות מקרה בו כישלון בהפרכת התיאוריה, כמו למשל הצגתו שהוא מנוגד באופן פנימי או שאינו עולה בקנה אחד באופן כלשהו, ​​הוא הטוב ביותר שרק הפיזיקאים יכולים לקוות לו באותה עת.