Hvad er strengteori og hvordan defineres den?

Evelyn Maitee Marin
Industriingeniør, MSc i fysik og EdD

String Theory er en fysisk tilgang, der forsøger at forene teorien om generel relativitet og kvantemekanik til en enkelt model, der indeholder og beskriver alle de grundlæggende kræfter af natur. I denne teori er elementarpartikler ikke punktpartikler, som det fremgår af standardmodellen af fysik, men repræsenterer snarere "strenge" eller "filamenter" af uendelig lille dimension, der vibrerer i rumtid.

Teoriens navn er baseret på den antagelse, at fundamentale partikler er endimensionelle objekter, der er ligner strenge, som svinger ved forskellige frekvenser, hvilket bestemmer massen og typen af ​​partikel, der repræsentere.

Denne teori opstod omkring slutningen af ​​1960'erne og blev udviklet af flere fysikere, herunder Gabriele Veneziano, Yoichiro Nambu, Leonard Susskind, John H. Schwarz og Michael Green, blandt andre. Imidlertid begyndte de vigtigste publikationer at blive genereret af Jöel Scherk og John Henry Schwarz omkring 1974. De førnævnte videnskabsmænd ledte efter en måde at forene teorien om generel relativitet og kvantemekanik, og kom til den idé, at elementarpartikler faktisk var strenge, der vibrerede i rum-tid snarere end partikler punktlig. I løbet af de efterfølgende årtier har strengteori været genstand for megen kontrovers og debat i det videnskabelige samfund.

Grundlaget for strengteori er ideen om, at alt stof og grundlæggende kræfter i universet er resultatet af disse strenges vibrationer.

Egenskaber

Nogle af karakteristika og præmisser for strengteori inkluderer:

• Elementærpartikler er faktisk endimensionelle strenge, der vibrerer i rum-tid.

• Karakteristikaene for disse strenge (såsom deres længde og spænding) bestemmer egenskaberne af de partikler, de genererer.

• De forskellige oscillationsmåder af disse strenge kunne forklare eksistensen af ​​alle kendte elementarpartikler, inklusive bosoner og fermioner.

• Det involverer flere ekstra-rumlige dimensioner, ud over de fire dimensioner, vi oplever i vores hverdagslige virkelighed.

Denne teori, eller af nogle videnskabsmænd kaldet hypotese, er baseret på matematiske modeller, der er ekstremt komplekse og er afledt af kvantemekanik, generel relativitetsteori, differentialgeometri og topologien.

Det er vigtigt at bemærke, at disse begreber, der er forbundet med teorien, fortsat er genstand for forskning, og derfor er det muligt, at de anvendte matematiske modeller og ligninger ændres efterhånden som nye opdagelser og nye opdages forskning.

Strengteori giver ikke en fuldstændig forklaring på universets oprindelse, da den fokuserer mere på virkelighedens og elementarpartiklers fundamentale natur. Det er dog til en vis grad foreneligt med Big Bang-teorien ved at forklare fænomener som kosmisk inflation, som er en periode med accelereret ekspansion, der fandt sted i universets tidlige øjeblikke og dannelsen af ​​store strukturer vægt.

Udfordringer og kritik

Strengteori har været genstand for mange kritikere og kritikere gennem årene, og nogle af argumenterne vedrører følgende aspekter:

• Mangel på empiri: På trods af årtiers forskning har strengteori stadig ikke nok empiriske beviser til at bekræfte dens rigtighed.

• matematisk kompleksitet: Denne teori er ekstremt kompleks ud fra et matematisk synspunkt, hvilket gør det svært for de fleste mennesker at forstå.

• inkommensurabilitet: er inkompensurabel med standardfysik, hvilket betyder, at der ikke kan udføres eksperimenter for at sammenligne og etablere sammenhænge mellem de to teorier.

• multivers: dets grundlag indebærer eksistensen af ​​flere universer, og det er svært for nogle mennesker at acceptere denne idé.

• Svært ved at lave forudsigelser: På grund af dens kompleksitet er strengteori svær at bruge til at lave præcise forudsigelser om observerbare fysiske fænomener.

Dette er blot nogle af de kritikpunkter og ulemper, der er blevet rejst mod strengteori. På trods af disse udfordringer fortsætter forskningen på dette område, og mange forskere mener, at det kan være nøglen til at forene fysikken.

Anvendelsesområder

Strengteori anvendes inden for områder som højenergifysik, kosmologi og teoretisk fysik. Det har også implikationer for partikelfysik og kvantetyngdekraft. Desuden er det blevet brugt til at studere fysikken i sorte huller og deres entropi.

På den ene side kan strengteori løse nogle af de mest fundamentale spørgsmål inden for fysik, såsom forsoningen mellem den almene relativitetsteori og kvantemekanikken. Hans filosofi understøtter eksistensen af ​​flere dimensioner og parallelle universer, som er blevet et af de mest aktive forskningsområder inden for teoretisk kosmologi.

På den anden side har hypotesen, som denne model er baseret på, også ført til en lang række fremskridt inden for fysik mere ud over kosmologi, såsom i teorien om kondenseret stof og kvanteinformation, blandt andre felter.

Kosmologi er et af de områder, hvor strengteori har haft en betydelig deltagelse i de seneste årtier.