M-teorio

M-teorio (iam ankaŭ nomita U-teorio) estas teorio de fiziko, kiu estas kredita kunigi kaj ĝeneraligi la diversajn superkordajn teoriojn. Eduardo Witten proponis la ekziston de ĉi tiu fizika modelo ĉe konferenco ĉe la USC en 1995, eksplikanta nombron de antaŭe observitaj dualoj kaj sparkante ŝprucon de novaj esploroj en la teorio de kordoj.

Komparo inter koliziantaj punktaj partikloj (maldekstra flanko) kaj koliziantaj fermitaj kordoj (dekstra flanko). Tempo estas la vertikala akso kaj spaco estas reprezentita per la horizontala akso

M-teorio estas ne kompleta. Ĝi povas esti aplikita en multaj situacioj (kutime per ekspluatado de dualoj de kordo-teorio), sed la plena teorio estas ankoraŭ ne sciata. La teorio de elektromagnetismo estis ankaŭ en tia stato en la mez-19-a jarcento. Estis apartaj teorioj por elektro kaj magnetismo, kaj kvankam ili estis sciataj esti interrilatantaj, tiuj estis ne klaraj ĝis Maxwell publikigis siajn ekvaciojn. Witten jam sugestas, ke ĝenerala formulaĵo kredeble postulos la evoluon de nova matematika lingvo.

Fono

Estis montrita en la fruaj 1990-aj jaroj, ke la diversaj superkordaj teorioj estis rilatantaj per dualoj, kio permesis al fizikistoj rilatigi la priskribon de objekto en unu teorio de kordoj al la priskribo de malsama objekto en alia teorio. Ĉi tiuj interrilatoj enhavas, ke ĉiu de la kordo-teorioj estas malsama aspekto de sola suba teorio, kiu havas estas nomita "M-teorio".

Fundamentoj

Estis kredite antaŭ 1995, ke estis akurate kvin konsekvencaj superkordaj teorioj, kiuj estas nomitaj, respektive, la teorio de kordoj Tipo I , la teorio de kordoj Tipo IIA, la teorio de kordoj Tipo IIB, la heterotika (alterneca) So(32) (la HO kordo) teorio, kaj la heterotika (alterneca) E₈×E₈ (la HE kordo) teorio.

Kiel la nomoj pensigas, iuj el tiuj kordo-teorioj estas rilatantaj unuj al la aliaj. En la fruaj 1990-aj jaroj, kordo-teoriistoj malkovris, ke tiuj rilatoj estas tiel fortaj, ke ili povas esti konsiderataj identigaĵo. La teorio de kordoj Tipo IIA kaj la teorio de kordoj Tipo IIB estas koneksaj per T-dualo; tio signifas, esence, ke la teorio IIA de korda priskribo de cirklo de radiuso R estas ĝuste sama kiel la priskribo IIB de cirklo de radiuso 1/R.

Tio estas profunda rezulto. Unue, ĝi estas esence kvantuma mekanika rezulto; la identigo estas ne vera klasike. Due, ĉar ni povas konstrui iun ajn spacon per glui cirklojn kunen diversmaniere, devus aspekti, ke, iu ajn spaco priskribata de la teorio de kordoj IIA povas ankaŭ vidiĝi kiel malsama spaco priskribata de la teorio IIB. Tio signifas, ke ni povas reale identigi la teorion de kordoj IIA kun la teorio de kordoj IIB; iu ajn objekto kiu povas esti priskribata per la teorio IIA havas ekvivalentan, kvankam kvazaŭe malsaman, priskribon en terminoj de la teorio IIB. Tio signifas, ke la teorio IIA kaj la teorio IIB estas reale aspektoj de la sama subkuŝanta teorio. Direblas je ĉi tiu punkto, ke ni jam reduktis nian grafon de fundamenta kordo-teorioj je unu.

Estas aliaj dualoj inter la aliaj kordo-teorioj. La heterotika (alterneca) So(32) kaj la heterotika (alterneca) E₈×E₈ teorioj estas ankaŭ interrilataj per T-dualo; la heterotika (alterneca) So(32) priskribo de cirklo de radiuso R estas ĝuste la sama kiel la heterotika (alterneca) E₈×E₈ priskribo de cirklo de radiuso 1/R. Estas tiam reale nur tri superkordaj teorioj, kiuj povus nomiĝi (por diskuto) la teorio Tipo I, la teorio Tipo II, kaj la heterotika (alterneca) teorio.

Estas tamen ankoraŭ pli da dualoj. La teorio de kordoj Tipo I estas rilatanta al la heterotika (alterneca) So(32) teorio per S-dualo; tio signifas, ke la priskribo Tipo I de malforte interagaj partikloj povas ankaŭ vidiĝi kiel la heterotika (alterneca) So(32) priskribo de tre forte interagaj partikloj. Tiu identigo estas io pli subtila, en tio, ke ĝi identigas nur egajn limigojn de la respektivaj teorioj. Kordo-teoriistoj havas fundamentan fortan indikaĵon, ke la du teorioj estas reale samaj, eĉ fore de la ege forta kaj ege malfortaj limigoj, sed ili ankoraŭ ne havas pruvon fortan sufiĉe por kontentigi matematikistojn. Tamen, jam iĝis klare, ke la du teorioj estas iamaniere interrilataj; ili aperas kiel malsamaj limigoj de unusola subkuŝanta teorio.

Je ĉi tiu punkto, estas nur du kordo-teorioj: La heterotika (alterneca) teorio de kordoj (kiu estas ankaŭ la teorio de kordoj tipo I) kaj la teorio Tipo II. Estas ankaŭ rilatoj inter ĉi tiuj du teorioj, kaj ĉi tiuj rilatoj estas fakte forta sufiĉe por permesi ilin esti identigitaj.

Ĉi tiu lasta paŝo, tamen, estas la plej malfacila kaj plej mistera. Ĝi estas plej bone klarigata unue en certa limigo. Por priskribi nian mondon, kordoj devas esti ege liliputaj objektoj. Do kiam oni studas teorion de kordoj je malaltaj energioj, iĝas malfacile vidi, ke kordoj estas etenditaj objektoj — ili iĝas efike nulo-dimensiaj (punktecaj). Sekve, la kvantuma teorio priskribanta la malaltan energian limigon estas teorio kiu priskribas la dinamikon de partikloj moviĝantaj en spactempo, anstataŭ kordojn. Tiaj teorioj estas nomitaj teorio de kvantuma kampo. Tamen, ĉar la teorio de kordoj ankaŭ priskribas gravitajn interagojn, oni atendas, ke la malalt-energia teorio priskribos partiklojn movantajn en gravitaj fonoj. Fine, ĉar superkordaj kordo-teorioj estas supersimetriaj, oni atendas vidi supersimetrion aperi en la malalt-energia proksimuma kalkulado. Tiuj tri faktoj implicas, ke la malalt-energia proksimuma kalkulado al superkorda teorio estas supergravita teorio.

La eblaj teorioj de supergravito estis klasifikitaj far Werner Nahm en la 1970-aj jaroj. En 10 dimensioj estas nur du teorioj de supergravito, kiuj estas nomitaj Tipo IIA kaj Tipo IIB. Tio ne estas koincido. La teorio de kordoj Tipo IIA havas la supergravitan teorion Tipo IIA kiel sia malalt-energia limigo. Ankaŭ, la teorio de kordoj Tipo IIB implicas supergraviton Tipo IIB. La heterotika (alterneca) So(32) kaj heterotika (alterneca) E₈×E₈ kordo-teorioj ankaŭ reduktiĝas al supergravitoj Tipo IIA kaj Tipo IIB en la malalt-energia limigo. Tio pensigas, ke povas ja esti rilato inter la teorioj heterotika (alterneca)/Tipo I kaj la teorioj Tipo II.

En 1995, Eduardo Witten konturigis jenan interrilaton: La supergravito Tipo IIA (respektiva al la heterotika (alterneca) So(32) kaj kordo-teorioj Tipo IIA) povas esti ricevitaj per dimensia malpligrandiĝo de la sola unika dek-unu-dimensia supergravita teorio. Tio signifas, ke, se oni studus supergraviton sur dek-unu-dimensia spactempo, kiu aspektas kiel la produto de dek-dimensia spactempo kun alia tre malgranda unu-dimensia sternaĵo, oni ricevus la supergravitan teorion Tipo IIA. (Kaj la supergravita teorio Tipo IIB povas esti ricevita per uzo de T-dualo.) Tamen, dek-unu-dimensia supergravito estas ne konsekvenca per si mem. Ĝi ne faras sencon je ege alta energio, kaj verŝajne postulas iun formon de kompletigo. Ĝi aspektas kredebla tiam, ke estas iu kvantuma teorio — kiun Witten nomis M-teorio — en dek-unu-dimensioj kiu implicas je malaltaj energioj dek-unu-dimensian supergraviton, kaj rilatas al dek-dimensia teorio de kordoj per dimensia malpligrandiĝo. Dimensia malpligrandiĝo ĝis cirklo produktas la teorion de kordoj Tipo IIA, kaj dimensia malpligrandiĝo ĝis lini-segmento produktas la heterotikan (alternecan) teorion de kordoj SO(32).

Prenante serioza la nocion, ke ĉiuj el la malsamaj kordo-teorioj devus esti malsamaj limigoj kaj/aŭ malsamaj prezentoj de la sama suba teorio, la koncepto de teorio de kordoj devas esti grandigita. Sed malmulto estas sciata pri tiu suba teorio. La krompago estas, ke ĉiuj el la malsamaj kordo-teorioj povas nun esti konsiderataj malsamaj limigoj de sola suba teorio.

Nomaj konvencioj, aŭ al kio aludas M?

Estas du aferoj traktendaj ĉi tie:

1. Kiam Witten nomis M-teorion, li ne precizigis kion tiu "M" aludas, supozeble ĉar li ne sentis, ke li havas la rajton nomi teorion kiun li ankoraŭ ne povas plene priskribi. Laŭ Witten mem, "'M' aludas 'magion,' 'misteron' aŭ 'membranon,' depende de onia gusto." Ankaŭ sugestitaj, estas 'matrico' (vidu pli sube) kaj 'patrino (en:"Mother") de ĉiuj teorioj'. Cinikuloj estas notintaj, ke la M povus esti renversita "W", staranta por Witten. Aliaj estas sugestintaj, ke por nun, la "M" en M-teorio devus stari por Foresta (en:"Missing") aŭ Obskura (en:"Murky").
2. Pli serioza problemo: La nomo M-teorio estas iomete ambigua. Oni povas per ĝi aludi kaj la apartan dek-unu-dimensian teorion kiun Witten la unua proponis, aŭ specon de Uber teorio kiu aspektas en diversaj limigoj kiel la diversaj kordo-teorioj. Ashoke Sen estas sugestinta, ke pli ĝenerala teorio povus nomiĝi U-teorio, kiu povus stari por Ur, Uber, Ultima, Suba (en:"Under"), aŭ eble Unueca. (Ĝi povus ankaŭ stari por U-dualo, kiu estas kaj aludo al la laboro de Sen mem kaj speco de kalemburo en partikla fiziko.)

M-teorio en jenaj priskriboj signifas la pli ĝeneralan teorion, kaj estos precizigita kiam uzita en ĝia pli limigita senco.

M-teorio en diversaj fonoj

Kvankam ne plenumita priskribo de M-teorio (en la pli ĝenerala senco) ekzistas, ĝi povas esti formulita en certaj limigoj.

Membranoj

(Mem)brano estas multdimensia objekto kutime nomata kiel p-brano alude al ĝia spaca dimensinombro p (ekzemple, kordo estas 1-brano kaj plata surfaco estas 2-brano). Estas malsamaj formoj de branoj: p-brano, D-brano, kaj nigra brano. P-branoj estas membranoecaj strukturoj de unu inter kaj dek-unu dimensioj, kiuj aperas en ekvacioj de M-teorio. Ĉi tiuj branoj estas diritaj al flosi en dek-unu-dimensia spaco kaj enhavi universojn, inkluzive la nian propran. Ili estas la komponantoj, kiuj trakonektas ĉiujn aspektojn de nia fizika kaj energia universo.

Matrica Teorio

M-teorio aŭguras la ekziston de dek-unu dimensioj. Unu el tiuj konataj dimensioj estas tempo. Tiu dimensio ne rilatas al spaco en la sama maniero kiel faras la tri konataj spacaj dimensioj (longo, profundo, alto). Tio kondukas al la hipotezo, ke la aliaj sep malpli konataj dimensioj ankaŭ povus rilati al la konataj kvar dimensioj en aliaj ne-spacaj manieroj. Antaŭe kordo-teoriistoj sugestis, ke tiuj aliaj sep dimensioj estas strikte kompresitaj klarigante kiel estas, ke ili estas ne videblaj en spaco. Sed uzi tempon kiel analogio permesas al ni percepti, ke tiuj aliaj dimensioj povus esti etenditaj dimensioj, kiuj estas teksaĵo al la fizika teksaĵo aŭ matrico de la universo en alia nevidataj manieroj.

Matrica teorio estas kuraĝiga formulaĵo de M-teorio.

Vidu ankaŭ

• Kontraŭ-deSitter/konforma kampa teoria rilato

Plua legado

• Duff, Miĥaelo J., La teorio antaŭe sciata kiel kordoj Arkivigite je 2008-07-23 per la retarkivo Wayback Machine, Scienca Ameriko, februaro 1998, surrete de La Universitato de Miĉigano.
• Gribbin, Johano. La serĉo por superkordoj, simetrio, kaj la teorio de ĉio, ISBN 0-316-32975-4, Malgranda, Bruna & Kompanio, 1ST BACK B Redakcio, aŭgusto 2000, aparte paĝoj 177-180.
• Greene, Brian. ', ISBN 0-393-04688-5, W.W. Norton & Kompanio, Februaro 1999
• Taubes, Gary. "kordo-teoriistoj trovi Rozeta ŝtono." Scienco, v. 285, 23-a de julio, 1999: 512-515, 517. Q1.S35
• Witten, Eduardo. Magio, Mistero kaj Matrico Arkivigite je 2013-05-23 per la retarkivo Wayback Machine, Rimarkoj de la AMS, Oktobro 1998, 1124-1129

Eksteraj ligiloj

• M-Teorio je Kembriĝo (Britio)
• M-teorio je Caltech Arkivigite je 2006-10-12 per la retarkivo Wayback Machine
• La eleganta universo