תורת המיתרים היא ניסיון לאחד את שני העמודים של הפיזיקה של המאה העשרים - מכניקת הקוונטים ותורת היחסות של אלברט איינשטיין - עם מסגרת כללית שיכולה להסביר את כל המציאות הפיזית. הוא מנסה לעשות זאת על ידי הצבה שחלקיקים הם למעשה ישויות חד-ממדיות, דמויי מיתר, אשר הרטט שלהם קובע את תכונות החלקיקים, כמו המסה והמטען שלהם.
רעיון אנטי-אינטואיטיבי זה פותח לראשונה בשנות ה -60 וה -70, כאשר המיתרים שימשו למודל של נתונים היוצאים ממפגעים תת-אטומיים באירופה, על פי אתר בנושא תורת המיתרים שנוצרו על ידי אוניברסיטת אוקספורד והחברה המלכותית הבריטית. מיתרים סיפקו דרך מתמטית אלגנטית לתאר את הכוח החזק, אחד מארבעת הכוחות הבסיסיים ביקום, המחזיק גרעינים אטומיים יחד.
הנושא נשאר שולי במשך שנים רבות, עד ל"מהפכת תורת המיתרים "בשנת 1984, אז התיאורטיקנים מייקל גרין וג'ון שוורץ ייצרו משוואות שהראו כיצד מיתרים נמנעים מחוסר עקביות מסוימת שמציקים מודלים שתיארו חלקיקים כאובייקטים דמויי נקודה, על פי אוניברסיטת אוניברסיטת קיימברידג '.
אולם הפריחה הראשונה הזו השאירה לחוקרים חמש תיאוריות שונות המסבירות כיצד מיתרים חד-מימדיים נדנדו במציאות בת 10 ממדים. מהפכה שנייה התרחשה בשנת 1995, אז הפיזיקאים הראו שהרעיונות השונים הללו קשורים כולם וניתן לשלב אותם עם תיאוריה אחרת המכונה מעצמת-על, שפעלה ב -11 ממדים. גישה זו יצרה את הגלגול הנוכחי של תורת המיתרים.
תעלומות מתפרקות
תורת המיתרים היא אחת השיטות המוצעות לייצור תיאוריה של הכל, מודל המתאר את כל החלקיקים והכוחות הידועים וזה יחליף את המודל הסטנדרטי של הפיזיקה, שיכול להסביר הכל מלבד כוח הכבידה. מדענים רבים מאמינים בתורת המיתרים בגלל היופי המתמטי שלה. המשוואות של תורת המיתרים מתוארות כאלגנטיות, ותיאוריה של העולם הפיזי נחשבים מספקים ביותר.
התיאוריה מסבירה את כוח הכבידה באמצעות מיתר רטט מסוים שתכונותיו תואמות את זה של הגרביטון ההיפותטי, חלקיק מכני קוונטי שישא את כוח הכבידה. שהתאוריה באופן מוזר דורשת 11 מימדים לעבוד - ולא את שלושת המרחב ואחת הזמנים שאנו חווים בדרך כלל - לא הניעה פיזיקאים הדוגלים בה. הם פשוט תיארו כיצד הממדים הנוספים כולם מכורבלים בחלל זעיר במיוחד בסדר גודל של 10 ^ -33 סנטימטרים, שהוא קטן מספיק בכדי שנוכל לזהות אותם בדרך כלל, על פי נאס"א.
חוקרים השתמשו בתורת המיתרים כדי לנסות לענות על שאלות מהותיות אודות היקום, כמו למשל מה שקורה בתוך חור שחור, או כדי לדמות תהליכים קוסמיים כמו המפץ הגדול. יש מדענים שאף ניסו להשתמש בתורת המיתרים כדי להשיג את האנרגיה האפלה, הכוח המסתורי שמאיץ את התרחבות המרחב והזמן.
מרדף בלתי נגמר
אולם תיאוריית המיתרים בוחנת לאחרונה בדיקה רבה יותר. רוב תחזיותיה אינן ניתנות לבדיקה בטכנולוגיה הנוכחית, וחוקרים רבים תהו אם הם יורדים בבור ארנבים בלתי נגמר. בשנת 2011 התכנסו פיזיקאים במוזיאון האמריקני להיסטוריה טבעית לדיון האזכורי השנתי ה -11 של יצחק אסימוב, כדי לדון האם הגיוני לפנות לתורת המיתרים כתיאור בר-קיימא של המציאות.
"אתה רודף אחר רוח רפאים, או שהאוסף שלך פשוט טיפש מכדי להבין את זה?" הקניט את ניל דה גראס טייסון, מנהל פלנטריום היידן של המוזיאון, שהצביע כי ההתקדמות בתורת המיתרים הייתה מטופחת בשנים הקודמות.
האתגרים האחרונים בתורת המיתרים הגיעו מהמסגרת עצמה, החזויה את קיומם של מספר עצום של יקומים ייחודיים, עד 10 ^ 500 (זהו המספר 1 ואחריו 500 אפסים). נראה שהנוף הרב-גוני הזה מספק מספיק אפשרויות, שאם החוקרים יחקרו אותם, הם יתקלו בכזו שתואמת את גרסתנו למציאות שלנו. אבל בשנת 2018, מסמך בעל השפעה הציע שאף אחד מהיקומים ההיפותטיים הרבים הללו לא נראה כמו הקוסמוס שלנו; באופן ספציפי, לכל אחד מהם לא היה תיאור של אנרגיה אפלה כפי שאנו מבינים אותה כיום.
סבורי הוסנפלדר, פיזיקאית במכון לפרנקפורט ללימודים מתקדמים בגרמניה, אשר ביקרה ביקורת על תורת המיתרים, אמרה בעבר ל- Live Science "סבור כי" תיאורטיקני מיתרים מציעים כמות אינסופית של קונסטרוקציות מתמטיות ללא קשר ידוע לתצפית.
חוקרים אחרים גורסים כי תורת המיתרים תביא יום אחד לתוצאות. כשהוא כותב במגזין Physics Today, הציע הפיזיקאי גורדון קיין מאוניברסיטת מישיגן כי עם השדרוגים המתבצעות כעת, קופריידר הגדול הדרון יכול להניב עדויות לתורת המיתרים בעתיד הקרוב. אולם גורלה הסופי של התיאוריה אינו ידוע.
