Kaj je M-teorija?

V trilogiji Hobit JRR Tolkiena so iz zlata skovali vrsto čarobnih prstanov, od katerih ima vsak neverjetno moč za tistega, ki ga je nosil. Da bi ohranili ravnovesje moči, jim je vsem vladal en obroč, močnejši od drugih, ker jih je združeval. M-teorija je povezovalna teorija superstrun, ki je razložila več teorij superstrun kot dejansko različne načine gledanja na isto teorijo. V tem smislu je M-teorija “edina teorija, ki jih vse veže”, in to je storila tako, da je razkrila 11. dimenzijo čudovito elegantni teoriji superstrun.

Teorija superstrun trdi, da so delci, ki so bili prej mišljeni kot drobne kroglice energije, pravzaprav drobne vrbljive strune. Čeprav so strune manjše od katerega koli subatomskega delca, ki ga lahko zaznamo ali izmerimo, sestavljajo vso snov v vesolju. Edinstvena vibracija strun določa, kakšna vrsta delcev se ustvari, od katerih ima vsak drugačen vibracijski podpis.

Teorija strun je še posebej pomembna, ker združuje kvantni svet neskončno majhnega s svetom, ki ga poznamo preko naših čutil. Superstrune združujejo tudi vse štiri sile v vesolju: močne in šibke jedrske sile, elektromagnetizem in gravitacijo. Einstein je vse svoje življenje iskal poenoteno teorijo polja ali “teorijo vsega”. M-teorija je prva matematično utemeljena teorija, ki je to storila.

Pred M-teorijo je teorija superstrun veljala, da obstaja deset dimenzij. Tri, za katere vemo, in še šest dimenzij, ki tvorijo izjemno majhne “zvite” točke, ki obstajajo povsod znotraj prostora/časa. Strune teorije superstrun obstajajo znotraj teh šestdimenzionalnih oblik. Čas je naredil skupno deset dimenzij. Toda kmalu se je pojavilo več nasprotujočih si teorij, za katere se je zdelo, da vse dokazujejo teorijo strun. To je bila uganka, ker če bi bila teorija pravilna, ne bi smele obstajati nasprotujoče si teorije, ampak ena dokončna teorija. Izkazalo se je, da je M-teorija tista ena sama teorija, ki je združila vse druge.

M-Teorija je predlagala 11. dimenzijo, ki je matematično teorijo rešila vseh nadaljnjih anomalij. V tej 11. dimenziji bi struna lahko pridobila dovolj energije, da bi se neskončno razširila v tisto, kar znanstveniki imenujejo lebdeča membrana. Po teoriji naše vesolje obstaja na plavajoči membrani, skupaj z neskončnimi vzporednimi vesolji na njihovih lastnih membranah. Iz tega temelja je bilo nadalje ugotovljeno, da bi (matematično) gravitacija lahko “uhajala” v našo membrano iz druge bližnje membrane, kar je posledica njene relativno šibke sile v primerjavi z drugimi silami. M-teorija in superstrune so uspele tam, kjer standardnemu modelu ni uspelo, saj so vse sile v vesolju združile z eno, elegantno teorijo.

Z uvedbo 11. dimenzije je M-teorija uspešno združila »konkurenčne« teorije teorije strun. Znanstveniki so videli, da so različne teorije dejansko več načinov približevanja isti teoriji, podobno staremu pregovoru o slepih moških, ki se dotikajo drugega dela slona in ponujajo navidezno nasprotujoča si opažanja. M-teorija je zagotovila tudi še en ključni vidik uganke, saj je razložila, kako bi se lahko zgodil Veliki pok, ko sta trčili dve membrani. Energija, ki nastane pri takem trku, je matematično skladna s tem, kar vemo iz obstoječe znanosti.
Ker teorija strun napoveduje pojave, ki jih trenutno ne moremo izmeriti, kot so drobne strune, dodatne dimenzije in več vesolj, jo nekateri znanstveniki odločno zavračajo. Drugi menijo, da je matematična eleganca teorije sama po sebi dokaz, da mora biti pravilna in pričakujejo, da bodo M-teorija in superstrune sčasoma potrjene.