Strängteorin hittade sitt ursprung i ett försök att förstå de begynnande experimenten som avslöjade den starka kärnkraften. Så småningom skulle en annan teori, en baserad på partiklar som kallas kvarkar och kraftbärare som kallas gluoner, ersätta den, men i de djupa matematiska benen hos den unga strängteorin skulle fysiker hitta nyfikna strukturer, halvt skymtade spöken, som skulle peka på något mer. Något djupare.
Strängteorin hävdar att det vi kallar partiklar – de punktliknande enheter som vandrar fritt, interagerar och binder samman för att utgöra huvuddelen av den materiella existensen – är ingenting annat än. Istället finns det bara ett enda slags grundläggande objekt:strängen. Dessa strängar, som var och en existerar vid den minsta möjliga gränsen för själva existensen, vibrerar. Och hur dessa strängar vibrerar dikterar hur de manifesterar sig i det större universum. Liksom toner på en trumlad gitarr, kommer en sträng som vibrerar med ett läge att framstå som en elektron för oss, medan en annan som vibrerar med en annan frekvens visas som en foton, och så vidare.
Strängteori är ett djärvt försök till en teori om allt. En enda matematisk ram som förklarar partiklarna som gör oss till vem och vad vi är tillsammans med krafterna som fungerar som de grundläggande budbärarna bland dessa partiklar. De är alla, varje kvarg i kosmos och varje foton i fältet, bitar av vibrerande strängar.
Strängteori är fortfarande den mest lovande vägen mot en kvantteori om gravitation. Den kan göra anspråk på denna yttersta titel eftersom den införlivar alla naturens krafter under sin fana, potential som uppfyller det senaste halvmillenniets enandedrömmar av fysisk utforskning av kosmos, och eftersom teorin naturligtvis inkluderar en ny partikel (eller snarare, speciell vibration av sträng) som har alla de rätta egenskaperna för att fungera som tyngdkraftens kvantkraftsbärare, gravitationsanalogen till fotonen.
Strängteorin har inte testats, har inte verifierats och är ännu inte ens komplett. Faktum är att, trots dess enorma löfte och potential, är matematiken som ligger till grund för teorin så svår att lösa att ingen ännu har kommit fram till en lösning, än mindre en förutsägelse som kan förutsägas mot experiment. Det verkar som om naturen är inställd på att reta oss om och om igen. De ursprungliga försöken att vika tyngdkraften till en kvantram kollapsar över sig själva under tyngden av oändligheter som inte går att reducera. Och nu är den mest lovande lösningen kring dessa oändligheter, att ersätta den gamla kvantteorins punktliknande partiklar med slingor av strängar, så oanvändbar att oändligheterna ibland verkar att föredra.
Trots sina brister har teoretiker lyckats ta sig en bit in i strängarnas allt djupare skogar, och i sitt sökande – som ibland mer ser ut som djärva önskningar som vi hoppas en dag kan visa sig sanna – har de slagit till på något oväntat.
Dimensionalitet spelar en avgörande roll i strängteorin. De små vibrerande strängarna har till uppgift att göra den monumentala ansträngningen att förklara hela skapelsen – varje slags partikel som någonsin har funnits, att någonsin ha upptäckts, och desto mer som vi ännu inte har hittat. Men tidigt upptäckte strängteoretiker att rymdens magra tre dimensioner inte var tillräckliga; begränsade till vår vanliga och välbekanta rumtid, kan strängar inte stödja tillräckligt många olika typer av vibrationer för att förklara hela mängden partiklar.
Och så kom strängteoretiker på en elegant lösning. Om universum inte har tillräckligt med dimensioner för att ge strängar den frihet de behöver för att förklara all fysik, då måste vi lägga till de flesta dimensioner till universum. Moderna versioner av strängteorin säger att vi har antingen tio eller elva rumsliga dimensioner (skillnaden kommer från olika formuleringar av teorin).
För att förklara varför dessa extra dimensioner har undgått vår uppmärksamhet hittills i våra upplevelser som lever i detta universum, måste dimensionerna utöver de tre välbekanta rullas ihop på sig själva till samma ultrasmå skalor som själva strängarna, och trycka in dem i dolda hörn av uppfattning och experiment. Till och med vår förmåga att undersöka själva atomernas beståndsdelar är alldeles för klumpig för att tränga in i denna strängdominerade värld.
Vi behöver inte bry oss om strukturen eller egenskaperna hos dessa dolda dimensioner, för det som betyder något för oss är den strängteorin, som påstår sig vara en efterföljare i den obrutna kedjan av enande som sträcker sig över fem hundra år, och gör anspråk på att en dag blomma ut. in i en fullständig teori om kvantgravitation, medger möjligheten, av själva matematisk nödvändighet, att vårt universum har ett annat antal dimensioner än vad vi naivt kan anta.
Tillhandahålls av Universe Today
