Ewolucja wstecz

 

Czy jest możliwy taki kierunek ewolucji? Patrząc na postępowanie niektórych ludzi, wyraźnie widać, że się zatrzymali w rozwoju, a przecież wiemy, jak taki stan nazywa Czerwona Królowa.

Bywają na niebie i ziemi zdarzenia, o których nie śniło się filozofom. Film z 2017 roku, nominowany do Oskara, opowiada o fizjologicznej ewolucji wstecz. To „Ciekawy przypadek Benjamina Buttona”, opowieść o mężczyźnie, który rodzi się jako starzec i młodnieje z wiekiem.

Atoli wróćmy do przykładu teorii superstrun. Otóż wydaje się, że odkryto ją z pomocą szczęśliwego trafu, ale w nieodpowiednim czasie, mianowicie dużo za wcześnie. Wielu fizyków uważa, że gdyby ów szczęśliwy traf się nie wydarzył, teoria ta zostałaby odkryta dopiero sto lat później.

      Opinia ta bierze się stąd, że ta teoria różni się zdecydowanie od wszystkich idei XX stulecia. Nie tylko nie jest rozwinięciem popularnych trendów, ale sytuuje się zupełnie poza nimi.

      Ogólna teoria względności na przykład przeszła logiczną ewolucję. Najpierw Einstein sformułował zasadę równoważności, następnie nadał jej odpowiedni kształt za pomocą matematyki i grawitacyjnej teorii pola, w oparciu o wcześniejsze osiągnięcia Faradaya i Riemanna. Potem dostaliśmy opisy czarnych dziur i Wielkiego Wybuchu, a na koniec podjęto próbę sformułowania kwantowej teorii grawitacji.

       W ten sposób ogólna teoria względności przeszła logiczny rozwój od zasady fizycznej do teorii kwantowej.

Zupełnie inaczej wygląda sprawa z rozwojem teorii strun, która od swego odkrycia w 1968 roku ewoluuje wstecz. Dlatego właśnie dla większości fizyków wygląda ona dziwnie i obco.

                                   Funkcja beta

Jak już wiemy teoria ta narodziła się „całkiem przypadkowo” w 1968 roku, kiedy dwaj młodzi fizycy teoretycy, Gabriel Veneziano i Mahiko Suzuki przeglądali literaturę, poszukując funkcji matematycznych, które mogłyby opisać zachowanie silnie oddziaływujących cząstek. Obaj fizycy pracowali w CERN, europejskim centrum fizyki teoretycznej w Genewie. Niezależnie od siebie natknęli się na funkcję beta, stworzoną w XIX wieku przez matematyka Leonharda Eulera. Zaskoczyło ich, że ta funkcja ma prawie wszystkie własności, jakie są potrzebne do opisania współczesnego zagadnienia nad którym pracowali.

Odnalazłszy funkcję beta Eulera, Suzuki opowiedział o tym doświadczonemu fizykowi z CERN i okazało się, że fizyk ten znał już temat, bo o podobnym odkryciu zawiadomił go inny początkujący fizyk – Veneziano.

                                                     Symfonia Wszechświata

Zgodnie z teorią strun, gdybyśmy potrafili powiększyć cząstkę punktową, zobaczylibyśmy małą, wibrującą strunę. W rzeczywistości materia jest harmoniami stworzonymi przez wibrujące struny.

Podobnie jak istnieje nieograniczona liczba współbrzmień, które można zagrać na skrzypcach, istnieje również nieograniczona liczba form materii, które można skonstruować z drgających strun. Wyjaśnia to bogactwo cząstek w naturze. Także prawa fizyki można porównać do praw harmonii określonych dla struny.

Sam Wszechświat, złożony z nieskończonej liczby drgających strun, moglibyśmy porównać do symfonii.

Teoria strun wyjaśnia także naturę czasoprzestrzeni. Jest to pierwsza w historii fizyki kwantowa teoria grawitacji mająca skończone poprawki kwantowe.

       Fizycy byli zaskoczeni, kiedy po raz pierwszy obliczono ograniczenia, jakie struna nakłada na czasoprzestrzeń, ponieważ z obliczeń wyłoniły się równania Einsteina!

      To było bardzo niezwykłe. Fizycy bowiem nie zakładali żadnego z tych równań – one wynikły samoistnie, w sposób całkiem magiczny z teorii strun, potwierdzając tym samym, że Edward Witten to nie byle jaki gość.

I odtąd równania Einsteina przestano traktować jako podstawowe – można je było wyprowadzić z teorii strun.

       A ograniczenia na spójność (moja druga żona zwykła mawiać przed podaniem jedzenia: - Najpierw spróbuję na słoność. Ja na to: - Żeby się nie rozdwajać, spróbuj jednocześnie na pieprzność, będzie sprawniej) są zadziwiająco sztywne.

       One zabraniają strunie poruszać się w trzech, czy czterech wymiarach. Jednocześnie zmuszają strunę do poruszania się w ściśle określonej, „magicznej” liczbie wymiarów. To są znane już Czytelnikom dwie liczby: - 10 i 26.

A dokładnie dotyczy to struny heterozyjnej, zamkniętej. Taka struna wibruje na dwa sposoby: - zgodnie z kierunkiem ruchu wskazówek zegara i przeciwnie. Drgania te traktuje się oddzielnie. Wibracje zgodne z kierunkiem ruchu wskazówek zegara zamieszkują dziesięciowymiarową przestrzeń. Drgania w kierunku przeciwnym odbywają się natomiast w przestrzeni 26. – wymiarowej, w której szesnaście wymiarów uległo redukcji.

Teoria strun zdefiniowana w tych wymiarach, ma wystarczająco dużo miejsca, by zjednoczyć wszystkie podstawowe siły natury.

Wychodząc od prostej teorii wibrującej struny, możemy otrzymać teorię Einsteina, Kaluzy-Kleina, supergrawitację, model standardowy, a nawet teorię GUT (Czytelnicy bloga darują wyjaśnienia, co to jest GUT, wystarczy przyjąć, że to niemieckie gut).

Jednym słowem wydaje się, że mamy do czynienia z cudem: - zaczynając od czysto geometrycznych własności strun, otrzymujemy na nowo całą  fizykę ostatnich dwóch tysiącleci!

Symetrie, które dostrzegamy wokół siebie, od tęczy po rozkwitające kwiaty i kryształy, można ostatecznie zaliczyć do manifestacji fragmentów pierwotnej dziesięciowymiarowej przestrzeni.

Wielowymiarowa przestrzeń jest tak samo piękna jak natura. To w hiperprzestrzeni jest źródło symetrii i cudów przyrody. Na przykład płatki śniegu tworzą bajeczne heksagonalne wzory, a żaden z nich nie jest dokładnie taki sam. One sygnalizują czar dziesięciu wymiarów.