История и свойства М-Теории

M-Theory - это название единой версии теория струнПредложенный в 1995 году физиком Эдвардом Виттеном. На момент предложения было 5 вариантов теории струн, но Виттен выдвинул идею, что каждая из них является проявлением единой основной теории.

Виттен и другие определили несколько форм двойственности между теориями, которые вместе с определенными Предположения о природе вселенной могут позволить им быть единой теорией: М-теория. Одним из основных компонентов M-Theory является то, что он требует добавления еще одного измерения поверх уже многочисленные дополнительные измерения теории струн, так что отношения между теориями могут быть Разработаны.

В 1980-х и начале 1990-х годов теория струн достигла некоторой проблемы из-за обилия богатств. Применяя суперсимметрию к теории струн, в объединенную теорию суперструн, физики (включая самого Виттена) исследовал возможные структуры этих теорий, и в результате работы были показаны 5 различных версий суперструн теория. Исследования также показали, что вы можете использовать определенные формы математических преобразований, называемые S-дуальностью и T-дуальностью, между различными версиями теории струн. Физики были в недоумении

На физической конференции по теории струн, состоявшейся в Университете Южной Калифорнии весной 1995 года, Эдвард Виттен выдвинул свою гипотезу о том, что к этим двойственностям следует относиться серьезно. Что, если он предположил, физический смысл этих теорий состоит в том, что разные подходы к теории струн были разными способами математически выразить одну и ту же основную теорию. Хотя у него не было подробностей этой лежащей в основе теории, он предложил название M-Theory.

Частью идеи, лежащей в основе самой теории струн, является то, что четыре измерения (3 измерения пространства и одно измерение времени) нашей наблюдаемой вселенной могут быть объясняется представлением о том, что вселенная имеет 10 измерений, но затем «уплотняет» 6 из этих измерений до субмикроскопического масштаба, который никогда не бывает наблюдаемый. Действительно, сам Виттен был одним из тех, кто разработал этот метод еще в начале 1980-х! Теперь он предложил сделать то же самое, предполагая дополнительные измерения, которые позволили бы осуществлять преобразования между различными 10-мерными вариантами теории струн.

Энтузиазм исследований, возникший на этой встрече, и попытка получить свойства M-теории, открыл эпоху, которую некоторые называют «второй теорией струн» или «второй суперструнной революцией».

Хотя физики до сих пор не раскрыли секреты М-теории, они определили несколько свойств, которые теория имела бы, если бы гипотеза Виттена оказалась верной:

• 11 измерений пространства-времени (эти дополнительные измерения не следует путать с идеей физики мультивселенной параллельных вселенных)
• содержит строки и бран (первоначально называлось мембранами)
• методы использования компактификации, чтобы объяснить, как дополнительные измерения сводятся к четырем измерениям пространства-времени, которые мы наблюдаем
• дуальности и отождествления в теории, которые позволяют свести ее к частным случаям известных теорий струн и, в конечном счете, к физике, которую мы наблюдаем в нашей вселенной

Неясно, что означает M в M-Теории, хотя вполне вероятно, что первоначально она обозначала «Мембрану», поскольку они были обнаружены как ключевой элемент теории струн. Сам Виттен был загадочным в этом вопросе, утверждая, что значение М может быть выбрано для вкуса. Возможности включают Мембрану, Мастер, Магию, Тайну и так далее. Группа физиков во главе с Леонард Сусскинд, разработали Матричную Теорию, которая, по их мнению, могла бы в конечном итоге принять М, если когда-либо будет показано, что это правда

М-Теория, как и варианты теории струн, имеет проблему, заключающуюся в том, что в настоящее время она не делает реальных предсказаний, которые можно проверить в попытке подтвердить или опровергнуть теорию. Многие физики-теоретики продолжают исследовать эту область, но когда у вас есть более двух десятилетий исследований без каких-либо убедительных результатов, энтузиазм, несомненно, немного уменьшается. Однако нет никаких доказательств того, что сильные утверждают, что гипотеза М-теории Виттена также неверна. Это может быть случай, когда неспособность опровергнуть теорию, например, показать ее внутренне противоречивой или непоследовательной, является лучшим, на что физики могут надеяться в настоящее время.