تاريخ وخصائص نظرية م

M-Theory هو اسم نسخة موحدة من نظرية الأوتاراقترحه الفيزيائي إدوارد ويتن عام 1995. في وقت الاقتراح ، كان هناك 5 اختلافات في نظرية الأوتار ، لكن فيتن طرح فكرة أن كل منها هو مظهر من مظاهر نظرية أساسية واحدة.

حدد ويتن وآخرون عدة أشكال من الازدواجية بين النظريات التي ، إلى جانب بعض الافتراضات حول طبيعة الكون ، يمكن أن تسمح لهم جميعًا أن يكونوا نظرية واحدة: نظرية م. أحد العناصر الرئيسية لنظرية M هو أنه يتطلب إضافة بعد آخر على قمة أبعاد إضافية عديدة بالفعل لنظرية الأوتار بحيث يمكن أن تكون العلاقات بين النظريات تمرنت.

في الثمانينيات وأوائل التسعينيات ، وصلت نظرية الأوتار إلى مشكلة ما بسبب وفرة الثروات. من خلال تطبيق التناظر الفائق على نظرية الأوتار ، في نظرية الأوتار الفائقة المدمجة ، كان الفيزيائيون (بما في ذلك فيتن نفسه) قد استكشف الهياكل المحتملة لهذه النظريات ، وأظهر العمل الناتج 5 إصدارات متميزة من الأوتار الفائقة نظرية. أظهرت الأبحاث أيضًا أنه يمكنك استخدام أشكال معينة من التحولات الرياضية ، تسمى S-duality و T-duality ، بين الإصدارات المختلفة لنظرية الأوتار. كان الفيزيائيون في حيرة

في مؤتمر الفيزياء حول نظرية الأوتار ، الذي عقد في جامعة جنوب كاليفورنيا في ربيع عام 1995 ، اقترح إدوارد ويتن تخمينه بأن تؤخذ هذه الثنائيات على محمل الجد. وماذا لو اقترح المعنى المادي لهذه النظريات هو أن الأساليب المختلفة لنظرية الأوتار كانت طرقًا مختلفة للتعبير رياضيًا عن نفس النظرية الأساسية. على الرغم من أنه لم يكن لديه تفاصيل تلك النظرية الأساسية التي تم تخطيطها ، فقد اقترح اسمها ، نظرية M.

جزء من الفكرة في قلب نظرية الأوتار نفسها هو أن الأبعاد الأربعة (3 أبعاد فضائية وأبعاد زمنية واحدة) لكوننا المرصود يمكن أن تكون يتم تفسيره بالتفكير في الكون على أنه يحتوي على 10 أبعاد ، ولكن بعد ذلك "ضغط" 6 من هذه الأبعاد إلى مقياس مجهري دون ملاحظ. في الواقع ، كان ويتن نفسه أحد الأشخاص الذين طوروا هذه الطريقة في أوائل الثمانينيات! واقترح الآن القيام بالشيء نفسه ، بافتراض أبعاد إضافية من شأنها أن تسمح بالتحولات بين المتغيرات المختلفة لنظرية الأوتار العشرة الأبعاد.

حماسة البحث التي انبثقت من ذلك الاجتماع ، ومحاولة استخلاص خصائص نظرية M ، افتتح حقبة أطلق عليها البعض "ثورة نظرية الأوتار الثانية" أو "ثورة الأوتار الفائقة الثانية".

على الرغم من أن الفيزيائيين لم يكتشفوا حتى الآن أسرار نظرية M ، فقد حددوا العديد من الخصائص التي قد تمتلكها النظرية إذا تبين أن حدسية ويتن صحيحة:

• 11 أبعاد الزمكان (لا يجب الخلط بين هذه الأبعاد الإضافية والفكرة في فيزياء أ الأكوان المتعددة من الأكوان المتوازية)
• يحتوي على سلاسل و النخالة (تسمى أصلاً الأغشية)
• طرق استخدام الضغط لتوضيح كيف أن الأبعاد الإضافية تقل إلى أبعاد الزمكان الأربعة التي نلاحظها
• الثنائيات والتعريفات داخل النظرية التي تسمح لها بالاختزال إلى حالات خاصة من نظريات الأوتار المعروفة ، وفي النهاية في الفيزياء التي نلاحظها في عالمنا

من غير الواضح ما هو المقصود من M في نظرية M للوقوف ، على الرغم من أنه من المحتمل أن تكون في الأصل تعني "Membrane" حيث تم اكتشافها للتو لتكون عنصرًا أساسيًا في نظرية الأوتار. كان Witten نفسه غامضًا حول هذا الموضوع ، مشيرًا إلى أن معنى M يمكن اختياره حسب الذوق. الاحتمالات تشمل Membrane و Master و Magic و Mystery وما إلى ذلك. مجموعة من الفيزيائيين يقودهم إلى حد كبير ليونارد ساسكيند، قاموا بتطوير نظرية ماتريكس ، والتي يعتقدون أنها يمكن أن تختار في نهاية المطاف M إذا ثبت أنها صحيحة.

نظرية M ، مثل المتغيرات في نظرية الأوتار ، لديها مشكلة أنها في الوقت الحاضر لا تقدم تنبؤات حقيقية يمكن اختبارها في محاولة لتأكيد أو دحض النظرية. يواصل العديد من الفيزيائيين النظريين البحث في هذا المجال ، ولكن عندما يكون لديك أكثر من عقدين من البحث دون نتائج قوية ، فإن الحماس يتلاشى قليلاً بلا شك. ومع ذلك ، لا يوجد دليل على أن الأقوياء يجادلون في أن تخمين Witten M-Theory خاطئ أيضًا. قد يكون هذا هو الحالة التي يكون فيها الفشل في دحض النظرية ، مثل إظهار أنها متناقضة داخليًا أو غير متناسقة بطريقة ما ، هو أفضل ما يمكن للفيزيائيين أن يأملوا في الوقت الحالي.