הרעיון של "תורת הכל" מפתה - שנוכל איכשהו להסביר את כל מה שיש. אולם כעת, צוות מחקר בראשות מדענים מהמכללה האימפריאלית בלונדון גילה במפתיע כי אותה תיאוריית מיתרים גם מנבאת את התנהגותם של חלקיקי קוונטים מסובכים. מכיוון שניתן לבחון תחזית זו במעבדה, החוקרים אומרים שהם יכולים כעת לבדוק את תורת המיתרים.
"אם ניסויים יוכיחו כי התחזיות שלנו לגבי הסתבכות קוונטית נכונות, זה ימחיש כי תיאוריית המיתרים 'עובדת' כדי לחזות את התנהגותן של מערכות קוונטיות מסתבכות," אמר פרופסור מייק דאף, מחבר הראשי של המחקר.
תורת המיתרים פותחה במקור כדי לתאר את החלקיקים והכוחות הבסיסיים המרכיבים את היקום שלנו, והיוותה מתמודד מועדף בקרב הפיזיקאים כדי לאפשר לנו ליישב את מה שאנחנו יודעים על הקטנים להפליא מפיזיקת החלקיקים עם ההבנה שלנו עם גדול מאוד מ מחקרי הקוסמולוגיה שלנו. השימוש בתיאוריה כדי לחזות כיצד מתנהגים חלקיקי קוונטים מסובכים מספקים את ההזדמנות הראשונה לבחון את תורת המיתרים על ידי ניסוי.
אבל - לפחות לעת עתה - המדענים לא יוכלו לאשר שתורת המיתרים היא למעשה הדרך להסביר את כל זה, רק אם היא אכן עובדת.
"זו לא תהיה הוכחה לכך שתורת המיתרים היא 'תיאוריה של כל דבר' הנכונה שמבקשים קוסמולוגים ופיזיקאים של חלקיקים", אמר דאף. "עם זאת, זה יהיה חשוב מאוד לתיאורטיקנים מכיוון שהוא ידגים אם תיאוריית המיתרים עובדת או לא, גם אם יישומה נמצא בתחום לא צפוי ולא קשור לפיזיקה."
תורת המיתרים היא תיאוריה של כוח הכבידה, הרחבה של היחסות הכללית, והפרשנות הקלאסית של מיתרים וסוברות היא שהם רטט מכני קוונטי, חורים שחורים טעונים מורחבים. התיאוריה משערת שהאלקטרונים והקווארקים בתוך אטום אינם 0- אובייקטים ממדיים, אך מיתרים חד ממדיים. מיתרים אלה יכולים לנוע ולרטוט, ולתת לחלקיקים שנצפו את טעמם, המטען, המסה והסחרור שלהם. המיתרים יוצרים לולאות סגורות אלא אם כן הם נתקלים במשטחים, המכונים סובני D, שם הם יכולים להיפתח לקווים חד ממדיים. נקודות הקצה של המיתר לא יכולות לנתק את הסובין ה- D, אך הן יכולות להחליק עליו.
דאף אמר שהוא ישב בכנס בטסמניה בו העמיד קולגה את הנוסחאות המתמטיות המתארות את ההסתבכות הקוונטית כשהבין משהו. "פתאום זיהיתי את הנוסחאות שלו כדומות לפיתוחים שפיתחתי כמה שנים קודם לכן תוך כדי שימוש בתורת המיתרים לתיאור חורים שחורים. כשחזרתי לבריטניה בדקתי את המחברות שלי ואישרתי שהמתמטיקה מאזורים שונים מאוד זהה. "
דאף ועמיתיו הבינו שהתיאור המתמטי של דפוס ההסתבכות בין שלוש קוביות ביט דומה לתאור המתמטי, בתורת המיתרים, של סוג מסוים של חורים שחורים. לפיכך, על ידי שילוב הידע שלהם על שתיים מהתופעות המוזרות ביותר ביקום, חורים שחורים והסתבכות קוונטית, הם הבינו שהם יכולים להשתמש בתורת המיתרים כדי לייצר חיזוי שניתן לבדוק. בעזרת מתמטיקה של תורת המיתרים המתארת חורים שחורים, הם חזו את תבנית ההסתבכות שתתרחש כאשר ארבע קווביטים מסתבכים זה עם זה. (התשובה לבעיה זו לא חושבה לפני כן.) למרות שהיא טכנית קשה לביצוע, ניתן היה למדוד את דפוס ההסתבכות בין ארבע קווביטים מסתבכים במעבדה ואת הדיוק של ניבוי זה שנבדק.
הגילוי כי נראה כי תורת המיתרים גורמת לחיזוי לגבי הסתבכות קוונטית אינה צפויה לחלוטין, אך מכיוון שניתן למדוד את ההסתבכות הקוונטית במעבדה, משמעות הדבר היא שיש דרך - סוף סוף - חוקרים יכולים לבדוק תחזיות על בסיס תורת המיתרים.
אבל, אמר דאף, אין קשר ברור להסביר מדוע תיאוריה שמתפתחת כדי לתאר את פעולות היסוד של היקום שלנו מועילה לחיזוי התנהגותן של מערכות קוונטיות מסתבכות. "זה אולי אומר לנו משהו עמוק מאוד על העולם בו אנו חיים, או שזה לא יותר מצירוף מקרים מוזר", אמר דאף. "כך או כך, זה מועיל."
מקור: אימפריאל קולג 'לונדון
