Vesmírny web

Teória strún

Teória strún je jednou z možných teórií všetkého zjednocujúcou všeobecnú teóriu relativity a kvantovú mechaniku. Teória strún predpokladá, že základnými stavebnými kameňmi hmoty nie sú bezrozmerné častice, ale jednorozmerné uzavreté alebo otvorené struny, ktorých rôzne vibrácie zodpovedajú rôznym druhom častíc. Interakcie v rámci strunovej teórie sa redukujú na spájanie a rozpájanie strún. Ďalším objektom vyskytujúcim sa v teórii strún sú D-brány. Strunové teórie vyžadujú dodatočné priestorové dimenzie. Ich existencia je postulovaná, pričom nepozorovanie týchto dimenzií je zabezpečené mechanizmom kompaktifikácie do malých veľkosti. Existuje päť odlišných teórií strún, ktoré sú ale pevne zviazané pomocou duálnych transformácii do jednotnej M-teórie objavenej v rámci druhej strunovej revolúcii v roku 1995. M-teória predpovedá jedenásť rozmerný vesmír oproti súčasným štyrom známym dimenziám. Jedna z dimenzií je časová a desať zvyšných je priestorových.

Teoretický základ teórie strún vyžaduje, aby naša realita mala nie tri priestorové dimenzie a jednu časovú, ale celkom 11 dimenzií. Ibaže ak by sa v našom vesmíre skutočne skrývalo viac rozmerov ako dĺžka, výška a hĺbka, niekto by si to s veľkou pravdepodobnosťou všimol. Keď už nie bežní ľudia, fyzikálne prístroje a experimenty by ich existenciu odhalili. Zatiaľ sa tak nestalo. Kam sa tieto dimenzie podeli? Odborníci predpokladajú, že ak by boli dostatočne malé a skrútené, dokázali by sa skryť nielen pred našimi zmyslami, ale aj pred špeciálnymi prístrojmi. Podľa teórie strún sú jednotlivé struny také malé, že vibrujú aj v týchto miniatúrnych dimenziách. Vlastnosti častíc určuje vibrácia strún, čo znamená, že vlastnosti častíc sú nepriamo určené práve tvarmi exotických priestorových dimenzií. A keďže priestor je médiom šírenia gravitácie, priestor ďalších dimenzií by oslaboval príťažlivú silu hmoty. Núka sa tak zaujímavé riešenie veľkej záhady modernej fyziky: prečo je gravitácia v skutočnosti taká slabá? Na prvý pohľad sa to tak nemusí zdať, napokon, príťažlivá sila drží pokope našu Zem, slnečnú sústavu, galaxiu atď. Ale skúste uvažovať inak – keď zo zeme zdvihnete loptu alebo tehlu, vaše svaly pokoria gravitačnú silu celej Zeme!

Podstatou strunových teórii je predpoklad, že hmota je prejavom rôznych vibrácií objektov nazývaných struny. Ich veľkosť je tak malá, že pokiaľ by sme si predstavili atóm rovnako veľký ako našu slnečnú sústavu, struny by boli veľké len asi ako strom. Na mikroúrovni, v tzv. kvantovom svete bolo potrebné vyriešiť hlavne problém neurčitosti (Heisenbergov princíp neurčitosti). Prepojenie týchto dvoch svetov umožnila teória strún, ktorá hovorí, že všetko vo vesmíre je vyplnené extrémne malými vibrujúcimi strunami energie, pričom však struny môžu taktiež nadobúdať extrémne veľké rozmery, kedy sa hovorí už o membránach, či rovno bránach, ktoré môžu byť priamo vesmírom samotným, čiže pri uznaní možnosti paralelných vesmírov je táto úvaha v množnom čísle. Popularizátorom teórie strún je americký astrofyzik Brian Greene.

Ďalším významným vedcom v oblasti teórie strún je Edward Witten , americký teoretický fyzik. Witten pri skúmaní tzv. superstrún navrhol jednotiacu teóriu strún, tzv. M-teóriu, kde vysvetľuje problém nezrovnalostí v rôznych nezávislých teóriách všetkého, ktorých bolo pôvodne päť.

Zaujímavou črtou teórie strún je, že obsahuje predpovede o extra dimenziách. Počet dimenzií nie je fixovaný žiadnym konzistentným kritériom, ale riešenia plochého časopriestoru predsa len existujú v tzv. "kritických dimenziách". Kozmologické riešenia existujú v širšej variete dimenzionalít a tieto sa líšia rôznymi dimenziami—presnejšie rôznymi hodnotami "efektívneho centrálneho náboja", rátajúcim stupne voľnosti, ktoré sa redukujú na dimenzionalitu v slabo zakrivených režimoch—sú prepojené dynamickými vzťahmi.

Problémy:

Hoci teória strún pochádza z fyziky, niektorí fyzici tvrdia, že jej v súčasnosti netestovateľný status znamená, že by mala byť skôr klasifikovaná ako systematická sústava pre budovanie modelov v protiklade k fyzikálnej teórii. Niektorí idú ešte ďalej a hovoria, že teória strún ako teória všetkého je zlyhaním.

ENG