Теорията на струните е опит да се обединят двата стълба на физиката на 20 век - квантовата механика и теорията на относителността на Алберт Айнщайн - с обща рамка, която може да обясни цялата физическа реалност. Той се опитва да направи това, като позиционира, че частиците всъщност са едноизмерни, струнновидни образувания, чиито вибрации определят свойствата на частиците, като тяхната маса и заряд.
Тази контраинтуитивна идея е разработена за първи път през 60-те и 70-те години, когато струните са използвани за моделиране на данни, излизащи от субатомни колиери в Европа, според уебсайт за теория на струните, създаден от Университета в Оксфорд и Британското кралско общество. Струните предоставиха елегантен математически начин да опишат силната сила, една от четирите основни сили във Вселената, която държи заедно атомни ядра.
Темата остава маргинална в продължение на много години, до "революцията на теорията на струните" през 1984 г., когато теоретиците Майкъл Грийн и Джон Шварц произвеждат уравнения, които показват как струните избягват определени несъответствия, излъчващи модели, описващи частиците като точковидни обекти, според Университета на Кеймбридж.
Но този първи цъфтеж остави изследователите с пет различни теории, обясняващи как едномерните струни се колебаят в 10-мерна реалност. Втора революция възникна през 1995 г., когато физиците показаха, че всички тези различни идеи са свързани и могат да бъдат комбинирани с друга теория, наречена супергравитация, която работи в 11 измерения. Този подход генерира настоящото въплъщение на теорията на струните.
Разгадаване на мистерии
Теорията на струните е един от предложените методи за създаване на теория за всичко, модел, който описва всички известни частици и сили и който би заместил Стандартния модел на физиката, който може да обясни всичко, освен гравитацията. Много учени вярват в теорията на струните заради математическата й красота. Уравненията на теорията на струните са описани като елегантни, а описанията на физическия свят се считат за изключително удовлетворяващи.
Теорията обяснява гравитацията чрез определена вибрираща струна, чиито свойства съответстват на тази на хипотетичния гравитон, квантова механична частица, която ще носи гравитационната сила. Това, че теорията причудливо изисква 11 измерения, за да работи - а не трите пространства и едно време, което обикновено преживяваме - не е разубедило физиците, които го подкрепят. Те просто са описали как допълнителните размери са свити в изключително малко пространство от порядъка на 10 ^ -33 сантиметра, което е достатъчно малко, че не можем да ги открием нормално, според НАСА.
Изследователите са използвали теория на струните, за да се опитат да отговорят на фундаментални въпроси за Вселената, например какво става вътре в черна дупка или да симулират космически процеси като Големия взрив. Някои учени дори са се опитали да използват теорията на струните, за да се справят с тъмната енергия, тайнствената сила, ускоряваща разширяването на пространството и времето.
Безкрайно преследване
Но теорията на струните напоследък е под по-голям контрол. Повечето от прогнозите му са несъстоятелни с настоящата технология и много изследователи са се питали дали не слизат в безкрайна заешка дупка. През 2011 г. физиците се събраха в Американския природонаучен музей на 11-ия годишен спомен за Исаак Азимов, за да обсъдят дали има смисъл да се обърнем към теорията на струните като жизнеспособно описание на реалността.
"Гониш ли призрак или колекцията ти е твърде глупава, за да разбереш това?" дразни Нийл де Грас Тайсън, директор на планетарния музей Хайдън, който изтъкна, че напредъкът в теорията на струните е бил неясен през предходните години.
Най-новите предизвикателства пред теорията на струните идват от самата рамка, която предсказва съществуването на потенциално огромен брой уникални вселени, колкото 10 ^ 500 (това е числото 1, последвано от 500 нули). Този многостранен пейзаж като че ли предоставя достатъчно възможности, че ако изследователите ги изследват, те ще се натъкнат на такъв, който съответства на нашата собствена версия на реалността. Но през 2018 г. влиятелен документ подсказва, че нито един от тези безброй хипотетични вселени не изглежда като нашия космос; конкретно, на всеки липсваше описание на тъмна енергия, каквато я разбираме в момента.
"Теоретиците на струните предлагат привидно безкрайно количество математически конструкции, които нямат известна връзка с наблюдението", заяви пред Live Science Сабин Хосенфелдер, физик от Франкфуртския институт за усъвършенствани изследвания в Германия.
Други изследователи твърдят, че теорията на струните един ден ще доведе до резултати. Пишейки в списанието Physics Today, физикът Гордън Кейн от Мичиганския университет предположи, че с модернизациите, които се провеждат в момента, Големият адронов колайдер може да даде доказателства за теория на струните в близко бъдеще. Но крайната съдба на теорията засега не е известна.
