Историја и својства М-теорије

М-Тхеори је назив за обједињену верзију система Теорија струна, који је 1995. године предложио физичар Едвард Виттен. У тренутку предлога постојало је 5 варијација теорије струна, али Виттен је изнео идеју да је свака манифестација једне основне теорије.

Виттен и други идентификовали су неколико облика дуалности између теорија које су, заједно са извесним претпоставке о природи свемира, могле би да омогуће свима да буду једна теорија: М-теорија. Једна од главних компоненти М-теорије је та што је захтевао додавање још једне димензије на врху већ бројне бројне димензије теорије струна тако да би веза између теорија могла бити вежбао.

Током 1980-их и раних 1990-их, теорија струна дошла је до неких проблема због обиља богатства. Примењујући суперсиметрију на теорију струна, у комбиновану теорију суперстринга, физичари (укључујући и самог Виттен-а) су имали истражио могуће структуре ових теорија, а резултирајући рад показао је 5 различитих верзија суперстринга теорија. Истраживање је даље показало да можете користити одређене облике математичких трансформација, зване С-дуалност и Т-дуалност, између различитих верзија теорије струна. Физичари су били у губитку

На физичкој конференцији о теорији струна, одржаној на Универзитету Јужна Калифорнија у пролеће 1995. године, Едвард Виттен је предложио своју претпоставку да се ови дуалитети схвате озбиљно. Шта ако је, сугерисао је, физичко значење ових теорија да су различити приступи теорији струка били различити начини математичког изражавања исте основне теорије. Иако није имао детаљне мапе те основне теорије пресликане, предложио је име за то, М-Тхеори.

Део идеје у срцу саме теорије струна је да четири димензије (3 димензије простора и једна временска димензија) нашег посматраног универзума могу бити објашњено размишљањем о универзуму као да има 10 димензија, али затим "сабијање" 6 тих димензија све до субмикроскопске скале која никада није посматрано. Заиста, сам Виттен био је један од људи који су развили ову методу још почетком 80-тих година! Сада је предложио да се исто уради, претпостављајући додатне димензије које би омогућиле трансформације између различитих 10-димензионалних варијанти теорије струна.

Одушевљење истраживањем које је проистекло из тог састанка и покушај да се добију својства М-теорије, започео еру коју су неки називали „револуција теорије другог низа“ или „друга револуција суперстринга“.

Иако физичари још увек нису открили тајне М-теорије, идентификовали су неколико својстава која би та теорија имала ако се покаже да је Виттенова претпоставка тачна:

• 11 димензија просторног времена (ове додатне димензије не треба бркати са идејом у физици а мултиверсе паралелних свемира)
• садржи низове и бранес (првобитно назване мембране)
• методе употребе компактификације да објасне како се додатне димензије смањују на четири просторно-временске димензије које посматрамо
• дуалности и идентификације унутар теорије које му омогућавају да се сведе на посебне случајеве познатих теорија струна и, на крају, на физику коју посматрамо у нашем универзуму

Нејасно је за шта би М у М-теорији требало да стоји, мада је вероватно да је она првобитно била "Мембрана", јер је за њих недавно откривено да је кључни елемент теорије струна. Сам Виттен био је загонетан на ову тему, рекавши да се значење М може одабрати по укусу. Могућности укључују мембрану, мајстора, магију, мистерију и тако даље. Групу физичара, на челу са великим делом Леонард Сусскинд, развили су теорију матрице за коју верују да би евентуално могао да одабере М ако се икад покаже да је тачна.

М-теорија, као и иначице теорије струна, има проблем што тренутно не даје реална предвиђања која се могу тестирати у покушају да се теорија потврди или оповргне. Многи теоријски физичари настављају да истражују ово подручје, али када имате више од две деценије истраживања без солидних резултата, ентузијазам несумњиво мало опада. Нема доказа, међутим, да чврсти аргументи тврде да је и Виттенова претпоставка М-теорије лажна. То може бити случај у којем је пропуст да се оповргне теорија, попут показивања да је интерно контрадикторна или на неки начин недоследна, најбоље што се физичари у то време могу надати.