Hva er strengteori og hvordan defineres den?

Evelyn Maitee Marin
Industriingeniør, MSc i fysikk og EdD

String Theory er en fysisk tilnærming som prøver å forene teorien om generell relativitet og kvantemekanikk til en enkelt modell som inneholder og beskriver alle de grunnleggende kreftene til natur. I denne teorien er ikke elementærpartikler punktpartikler, som angitt av standardmodellen til fysikk, men representerer snarere "strenger" eller "filamenter" av uendelig liten dimensjon som vibrerer i romtid.

Navnet på teorien er basert på antakelsen om at fundamentale partikler er endimensjonale objekter som er ligner strenger, som svinger ved forskjellige frekvenser, som bestemmer massen og typen partikkel som representere.

Denne teorien oppsto rundt slutten av 1960-tallet og ble utviklet av flere fysikere, inkludert Gabriele Veneziano, Yoichiro Nambu, Leonard Susskind, John H. Schwarz og Michael Green, blant andre. Imidlertid begynte hovedpublikasjonene å bli generert av Jöel Scherk og John Henry Schwarz rundt 1974. De nevnte forskerne lette etter en måte å forene teorien om generell relativitet og kvantemekanikk, og kom til ideen om at elementærpartikler faktisk var strenger som vibrerte i rom-tid i stedet for partikler punktlig. I løpet av de påfølgende tiårene har strengteori vært gjenstand for mye kontrovers og debatt i det vitenskapelige samfunnet.

Grunnlaget for strengteori er ideen om at all materie og grunnleggende krefter i universet er et resultat av vibrasjonen til disse strengene.

Kjennetegn

Noen av egenskapene og premissene til strengteori inkluderer:

• Elementærpartikler er faktisk endimensjonale strenger som vibrerer i rom-tid.

• Egenskapene til disse strengene (som lengde og spenning) bestemmer egenskapene til partiklene de genererer.

• De forskjellige oscillasjonsmåtene til disse strengene kan forklare eksistensen av alle kjente elementærpartikler, inkludert bosoner og fermioner.

• Det involverer flere ekstra-romlige dimensjoner, i tillegg til de fire dimensjonene vi opplever i vår hverdagslige virkelighet.

Denne teorien, eller kalt av noen forskere, hypotesen, er basert på matematiske modeller som er ekstremt komplekse og er avledet fra kvantemekanikk, generell relativitetsteori, differensialgeometri og topologien.

Det er viktig å merke seg at disse konseptene som er assosiert med teorien fortsetter å være gjenstand for forskning, og derfor er det mulig at de matematiske modellene og ligningene som brukes endres etter hvert som nye oppdagelser gjøres og nye gjøres forskning.

Strengteori gir ikke en fullstendig forklaring på universets opprinnelse, da den fokuserer mer på virkelighetens grunnleggende natur og elementærpartikler. Imidlertid er det til en viss grad forenlig med Big Bang-teorien, når det gjelder å forklare fenomener som kosmisk inflasjon, som er en periode med akselerert ekspansjon som skjedde i de tidlige øyeblikkene av universet, og dannelsen av storskala strukturer skala.

Utfordringer og kritikk

Strengteori har vært gjenstand for mange kritikere og kritikere gjennom årene, og noen av argumentene er knyttet til følgende aspekter:

• Mangel på empiri: til tross for flere tiår med forskning, har strengteori fortsatt ikke nok empirisk bevis for å bekrefte sannheten.

• matematisk kompleksitet: Denne teorien er ekstremt kompleks fra et matematisk synspunkt, noe som gjør det vanskelig for folk flest å forstå.

• inkommensurabilitet: er uforenlig med standard fysikk, noe som betyr at eksperimenter ikke kan utføres for å sammenligne og etablere sammenhenger mellom de to teoriene.

• multivers: grunnlaget innebærer eksistensen av flere universer, og det er vanskelig for noen mennesker å akseptere denne ideen.

• Vanskeligheter med å forutsi: På grunn av sin kompleksitet er strengteori vanskelig å bruke for å lage nøyaktige spådommer om observerbare fysiske fenomener.

Dette er bare noen av kritikken og ulempene som har blitt rettet mot strengteori. Til tross for disse utfordringene fortsetter forskningen på dette området, og mange forskere tror at det kan inneholde nøkkelen til å forene fysikk.

Bruksområder

Strengteori brukes i felt som høyenergifysikk, kosmologi og teoretisk fysikk. Det har også implikasjoner for partikkelfysikk og kvantetyngdekraft. Videre har det blitt brukt til å studere fysikken til sorte hull og deres entropi.

På den ene siden kan strengteori løse noen av de mest grunnleggende spørsmålene i fysikk, som forsoningen mellom generell relativitetsteori og kvantemekanikk. Hans filosofi støtter eksistensen av flere dimensjoner og parallelle universer, som har blitt et av de mest aktive forskningsområdene innen teoretisk kosmologi.

På den annen side har hypotesen som denne modellen er basert på også ført til et stort antall fremskritt innen fysikk mer utover kosmologi, slik som i teorien om kondensert materie og kvanteinformasjon, blant andre Enger.

Kosmologi er et av områdene hvor strengteori har hatt en betydelig deltagelse de siste tiårene.