История и свойства на М-теорията

M-Theory е името за унифицирана версия на теория на струните, предложен през 1995 г. от физика Едуард Витен. По времето на предложението имаше 5 вариации на теорията на струните, но Витън изложи идеята, че всяка от тях е проява на една основна теория.

Витен и други идентифицираха няколко форми на двойственост между теориите, които заедно с някои предположения за природата на Вселената, би могло да позволи всички те да бъдат една единствена теория: М-теория. Един от основните компоненти на M-Theory е, че се изисква добавяне на още едно измерение на върха на вече многобройни допълнителни измерения на теорията на струните, за да могат да бъдат връзките между теориите тренирах.

През 80-те и началото на 90-те години теорията на струните достигна до проблем поради изобилието от богатства. Прилагайки свръхсиметрия към теорията на струните, в комбинираната теория на суперструните, физиците (включително самият Витън) имаха проучи възможните структури на тези теории и получената работа показа 5 различни версии на суперструни теория. Освен това изследванията показват, че можете да използвате определени форми на математически трансформации, наречени S-двойственост и T-двойственост, между различните версии на теорията на струните. Физиците бяха на загуба

На конференция по физика по теория на струните, проведена в Университета в Южна Калифорния през пролетта на 1995 г., Едуард Витен предложи предположението си, че тези дуалности трябва да се вземат насериозно. Ами ако, предположи той, физическият смисъл на тези теории е, че различните подходи към теорията на струните са различни начини на математическо изразяване на една и съща основна теория. Въпреки че не разполагаше с детайлите на тази основна теория, набелязана, той предложи името му, M-Theory.

Част от идеята в основата на самата теория на струните е, че четирите измерения (3 пространствени измерения и едно време измерение) на нашата наблюдавана вселена могат да бъдат обяснено с мисленето на Вселената за това, че има 10 измерения, но след това "уплътнява" 6 от тези измерения нагоре в субмикроскопична скала, която никога не е наблюдаваното. Всъщност самият Витен беше един от хората, които са разработили този метод още в началото на 80-те години! Сега той предложи да направи същото, като прие допълнителни измерения, които биха позволили трансформациите между различните варианти на теорията на 10-мерните струни.

Ентусиазмът от изследвания, произтичащи от тази среща, и опитът да се извлекат свойствата на М-теорията, настъпи ера, която някои наричат ​​„революция на теорията на втория струн“ или „втора суперструнна революция“.

Въпреки че физиците все още не са разкрили тайните на М-теорията, те са идентифицирали няколко свойства, които теорията би имала, ако предположенията на Витън се окажат верни:

• 11 измерения на пространственото време (тези допълнителни измерения не трябва да се смесват с идеята във физиката на a мултивселена на паралелни вселени)
• съдържа низове и брани (първоначално наричани мембрани)
• методи за използване на компактиране, за да обясним как допълнителните измерения се свеждат до четирите пространствено-времеви измерения, които наблюдаваме
• дуалности и идентификации в рамките на теорията, които му позволяват да се свежда до специални случаи на известните теории на струните и в крайна сметка до физиката, която наблюдаваме във нашата вселена

Не е ясно за какво трябва да се обозначава M в M-теорията, въпреки че е вероятно първоначално да е обозначавал "Мембрана", тъй като току-що беше открито, че е ключов елемент от теорията на струните. Самият Витън беше загадъчен по темата, като заяви, че значението на М може да бъде избрано за вкус. Възможностите включват мембрана, магистър, магия, мистерия и т.н. Група физици, водена в голяма степен от Леонард Сускинд, са разработили Matrix Theory, за която смятат, че в крайна сметка може да кооптира M, ако някога се покаже, че е истина.

M-Theory, подобно на вариантите на теорията на струните, има проблема, че в момента не прави реални прогнози, които могат да бъдат тествани в опит да се потвърди или опровергае теорията. Много теоретични физици продължават да изследват тази област, но когато имате над две десетилетия изследвания без солидни резултати, ентусиазмът несъмнено намалява малко. Няма доказателства обаче, че категоричните твърдят, че предположението на М-теорията на Витен също е невярно. Това може да е случай, в който неуспехът да се опровергае теорията, например като се покаже, че тя е вътрешно противоречива или несъвместима по някакъв начин, е най-доброто, на което физиците могат да се надяват в момента.