Teoria M universul , si multe altele - 21 Iulie 2009 - Blog

Teoria M este cea mai recentă versiune a teoriei corzilordin anul 2008. Conform vechii teorii, şase din cele zece dimensiuni sunt „înfăşurate”, noi putând observa doar universul4-dimensional cu care suntem obişnuiţi. Aceste extradimensiuni sunt „strânse” într-o regiune a spaţiului (spaţiul Calabi-Yau), prea mică pentru a putea fi observabilă. Teoria M vine cu ceva in plus: unele din aceste dimensiuni ar putea fi foarte mari, chiar infinite.

În anii 1920 fizicienii descoperă particulele elementare şi cercetează proprietăţile acestora. Electronii însă le rezervă o surpriză: „Când cineva studiază proprietăţile atomilor descoperă că realitatea este mai stranie decât şi-ar fi închipuit oricine. Particulele au într-adevăr posibilitatea, într-un anumit sens, de a se afla simultan în mai multe locuri.” (cf. Alan Guth, profesor la Institutul de Tehnologie al (statului) Massachusetts) (MIT) din Cambridge, Massachusetts, SUA. Aceasta înseamnă că particulele nu există doar în universul nostru, ci apar şi în alte universuri paralele cu al nostru. Alan Guth explică: „În esenţă, tot ceea ce se poate întâmpla se întâmplă într-una dintre alternative, ceea ce înseamnă că suprapus peste universul cunoscut există un univers alternativ, unde Al Gore este preşedinte şi Elvis Presley este încă în viaţă.”

Cu fiecare concluzie fizicienii s-au apropiat tot mai mult de momentul creării "teoriei tuturor lucrurilor", teorie care încearcă să explice existenţa întregului univers, în mic şi mare. Albert Einsteina lăsat această căutare succesorilor săi, ea fiind de fapt miezul cercetărilor tuturor fizicienilor. Anii 1980 aduc o schimbare radicală, aşa cum afirmă Burt Ovrut, profesor la Universitatea Statului Pennsylvaniadin University Park, Pennsylvania, USA: „Încă de când a luat naştere fizica s-a crezut că materia este făcută din particule. Acum ne-am schimbat acest punct de vedere. Acum credem că materia este făcută din corzi mici.” Aşa a apărut teoria stringurilor, care spune că particulele sunt de fapt corzi mici invizibile, din care emană materia precum muzica din corzi: „Dacă o ciupeşti (coarda) într-un anumit fel, obţii o frecvenţă anume, dar dacă o ciupeşti în alt fel, poţi obţine mai multe frecvenţe, aşa ai note diferite.”(Burt Ovrut). Michio Kaku, profesor la City University din oraşul New York, spune că „universul este o simfonie, iar legile fizicii sunt armonii ale unei super-corzi.”

Pentru ca "teoria stringurilor" să devină "teoria tuturor lucrurilor existente în univers", ea trebuia să explice naşterea universului, adică momentul la care s-a produs Big Bangul. Timp de zece ani fizicienii au cercetat posibilitatea celor două teorii de a se explica una pe alta, de a se completa. Rezultatele însă au fost dezastruoase, iar curând teoriile au fost aproape de autodistruge reciprocă. Cercetătorii Big Bangului au ajuns prin extrapolare din ce în ce mai aproape de momentul crucial: mai întâi mai aproape cu un miliard de ani, apoi la momentul formării primilor atomi, apoi când universul avea numai câteva sute de mii de ani, şi până la urmă la momentul când universul număra doar câteva secunde de existenţă. Aici fizicienii s-au confruntat cu o dificultate majoră: „Problema fundamentală a cosmologiei este că legile fizicii, aşa cum sunt ele cunoscute, sunt anulate în momentul Big Bangului. Unii spun, ce e rău în asta, ce e rău dacă legile fizice se prăbuşesc? Totuşi, pentru un fizician aceasta este un dezastru. Toată viaţa ne-am dedicat faptului că universul se supune unor legi cunoscute, legi care pot fi transcrise în limbajul matematicii, dar aici avem miezul universului însuşi, o piesă care însă lipseşte şi care transcende legile fizice.” (cf. Michio Kaku). Momentul Big Bangului mai este cunoscut şi sub numele de singularitate cosmică(„cosmic singularity”), adică locul unde ecuaţiile îşi pierd sensul.

Nici "teoria stringurilor" („corzilor”) nu a avut o soartă mai bună: din ce în ce mai mulţi cercetători lucrau la ea, dar se întâmpla un lucru curios. Fizicienii au găsit o a doua versiune la teoria iniţială, apoi a treia şi în curând aveau să vorbească chiar despre cinci teorii diferite ale "stringurilor". A devenit limpede că nu acestea erau mult-căutata "teorie a tuturor lucrurilor", şi că nu aveau să dea nici o soluţie problemelor nerezolvate. Chiar când comunitatea oamenilor de ştiinţă se pregătea să dea uitării teoria stringurilor cu tot cu cele cinci versiuni ale ei, a apărut o altă idee: super-gravitaţia(„super gravity”), noţiune impusă discuţiilor de către Michael Duff, profesor la Universitatea din Michigan, Ohio, SUA.

Supergravitaţia se asemăna foarte mult cu teoria stringurilor: „În mod normal credem că trăim într-o lume tridimensională. Ne putem mişca în trei direcţii: la dreapta sau la stânga, sus sau jos, înainte sau înapoi, dar fizicienilor le place să adauge alte dimensiuni. Einstein a propus ca timpul să fie a patra dimensiune. Apoi altcineva a propus a cincia şi apoi a şasea. Şi numărul a continuat să crească. Dimensiunile adiţionale sunt spaţii în univers pe care nu le putem percepe (direct). Majoritatea sunt microscopice, dar cercetătorii erau convinşi că acestea există.” (cf. Michael Duff). Conform teoriei stringurilor există 10 dimensiuni: 9 dimensiuni spaţiale şi una temporală. Teoria supergravitaţiei însă enumera 11 dimensiuni. Puţini erau cei care credeau în ele şi le promovau, fiind desconsideraţi de comunitatea cercetătorilor care reconsiderau universul pornind de la cadrul oferit de teoria stringurilor: doar coarde care vibrează.

Supergravitaţia a avut însă ocazia să-şi ia revanşa când fizicienii au încercat să salveze teoria stringurilor: ei au adăugat a 11-a dimensiune la cele 10, iar rezultatul a fost unul surprinzător. Cele cinci versiuni ale teoriei, aflate în competiţie unele cu celelalte, s-au dovedit a fi variante ale aceleiaşi teorii fundamentale care începea din nou să aibă sens. Odată cu adăugarea celei de-a 11-a dimensiuni, teoria s-a transformat astfel: stringurile, despre care se presupunea că stau la baza materiei din univers, s-au extins şi s-au combinat. Concluzia extraordinară a fost aceea că toată materia din univers era conectată la o singură structură imensă, numită membrană. Această nouă teorie a primit numele "Teoria M", de la cuvântul "membrană", şi a impulsionat din nou căutarea explicaţiei pentru toate lucrurile din univers. Ce se ştie însă despre a 11-a dimensiune? S-a descoperit repede că ea se lungeşte la infinit, dar este foarte mică în lăţime, mai precis ea măsoară un milimetru împărţit la un 1 urmat de 20 de zerouri, după cum spune Burt Ovrut. Universul nostru membrană pluteşte în acest spaţiu misterios. Dar curând după emiterea teoriei M a apărut iarăşi o nouă idee, aceea că la capătul opus al dimensiunii 11 se află un alt "univers-membrană", care pulsează.

Cea care a deschis calea către această idee nouă a fost Lisa Randall de la Universitatea Harvard din Cambridge, Massachusetts, SUA, plecând de la gravitaţie: „Forţa gravitaţională este foarte slabă în comparaţie cu celelalte forţe. Dacă te uiţi în jur, spui că gravitaţia nu pare atât de slabă, dar dacă stai să te gândeşti întregul Pământ trage de tine şi totuşi poţi să ridici lucruri de pe sol.” Lisa Randall explică această ciudăţenie prin prezenţa dimensiunilor adiţionale: gravitaţia este la fel de puternică ca şi celelalte forţe (de exemplu: deşi gravitaţia acţionează asupra unui simplu ac, ajunge să acţionăm şi noi asupra acului cu un magnet mic (de acela care se lipeşte pe frigider pentru a fixa bileţele); atunci forţa magnetică va învinge forţa gravitaţională), doar că ea se scurge în aceste dimensiuni pe care nu le putem observa. Ecuaţia însă nu funcţionează din această perspectivă. La auzul ideii că s-ar putea să existe altă membrană în dimensiunea 11, Randall a schimbat perspectiva asupra problemei gravitaţiei şi a găsit o altă soluţie: gravitaţia nu se scurgea din universul nostru spre alte dimensiuni, ci invers, din alte dimensiuni în universul nostru. Şi astfel s-a ajuns la o noţiune mult timp ocolită de comunitatea ştiinţifică: universurile paralele.

Într-o clipă cercetătorii au fost cuprinşi de frenezia "universurilor paralele" existente în a 11-a dimensiune, care păreau să rezolve probleme vechi de secole. Iată cum arată aceste universuri paralele: fizicienii spun că ele variază în forme (de la binecunoscuta doughnut - gogoaşa cu gaură la mijloc, până la „coli de hârtie”), dimensiuni şi caracteristici: „Într-un alt univers protonul poate să fie instabil, caz în care atomii se pot dizolva, iar ADN-ul nu se poate forma şi astfel în aceste universuri nu poate exista viaţă inteligentă. Poate că există o lume de electroni şi electricitate, poate un univers de fulgere şi neutrini, dar fără materie stabilă.” (cf. Michio Kaku). Dar dacă doar într-o fracţiune din aceste universuri se dezvoltă viaţa, vom avea un număr infinit de universuri paralele în care trăiesc civilizaţii.

Cercetătorii au ajuns iarăşi la încercarea de a explica singularitatea ce a precedat Big Bangul, de data aceasta cu ajutorul teoriei M. În anul 2001 aceasta a suferit o transformare din partea lui Burt Ovrut. Deşi până atunci se credea că a 11-a dimensiune este un loc paşnic în care universurile-membrană plutesc liniştit, Burt Ovrut spune că de fapt „Universurile se mişcă prin dimensiunea 11 ca nişte valuri imense puternice.” El mai spune că nu este atât de mult loc pentru toate universurile, aşa că dacă ele se mişcă, atunci există posibilitatea ca ele să se lovească unele de celelalte. De fapt, ele ori se depărtează unul de celălalt, ori se lovesc. Următoarea întrebare logică este ce se întâmplă când universurile paralele se ciocnesc? Răspunsul este dat de astronomul Neil Turok: consecinţa întâlnirii a două universuri paralele este un Big Bang. Universul nostru are însă în unele locuri concentrări de materie: stele, galaxii, quasari şi alte aglomerări. Acestea se explică tot prin universurile paralele. Neil Turok afirmă că acestea se mişcă precum valurile şi, tot ca valurile, suprafaţa lor nu este plană, ci se unduieşte. Astfel, când universurile paralele se lovesc, ele nu se lovesc uniform pe toată suprafaţa şi concomitent, ci în puncte diferite şi la momente diferite în timp. Aşa se explică naşterea universului în forma pe care o cunoaştem noi, cu ajutorul teoriei M.

Cea mai recentă noţiune introdusă de cercetători este cea a universului multiplu- în engleză: „multiverse” ("multivers"). Acesta „ar putea conţine un număr infinit de universuri, fiecare cu legi diferite ale fizicii. Probabil că în fiecare moment au loc Big Banguri. Universul nostru coexistă cu alte membrane, alte universuri care sunt de asemenea în expansiune. S-ar putea ca universul nostru să nu fie decât un balon plutind într-un ocean de alte baloane.” (cf. Michio Kaku).

Fizicienii mai fac încă un pas înainte şi îşi propun să creeze un univers nou în laborator. Alan Guth presupune că momentul în care vom crea universuri în pivniţa casei nu este chiar atât de departe şi de neconceput, iar procesul nu ar pune în pericol propriul univers în care trăim.