6. decembra 2022
struna

Prečo ľudia (ešte stále) študujú teóriu strún?

Teória strún je ambiciózny projekt v teoretickej fyzike, jeden z najznámejších kandidátov na tzv. teóriu všetkého, a v súčasnosti sa jej štúdiu venujú tisíce fyzikov po celom svete.

V posledných rokoch sa však stále viac množia všakovaké internetové i neinternetové komentáre, ktoré voči tejto teórii vyjadrujú veľmi kritické postoje. Častým argumentom je, že „je nevyvrátiteľná“, „nedáva žiadne merateľné predpovede“ a podobne. Nemálo k tomuto fenoménu prispel i fakt, že obľúbená postava seriálu Teória veľkého tresku sa rozhodla svoj výskum v tejto oblasti ukončiť. Je to všetko opodstatnené? Prečo ľudia vôbec struny začali študovať? A prečo neprestali?

Teória strún vznikla (resp. bola objavená) pred pár desaťročiami a jej cesta bola pomerne kľukatá. Z istého pohľadu dnes môžeme povedať, že jej centrálnou myšlienkou je nahradenie bodových častíc jednorozmernými objektami — strunami. Ukázalo sa, že táto jednoduchá zámena vedie k veľmi mnohým neočakávaným dôsledkom, napríklad výsledná teória v sebe prirodzene zahŕňa gravitáciu. Dokáže tiež poskytnúť aj pohodlný popis ostatných známych interakcií, ktorý sa navyše elegantne vyhýba mnohým problémom sprevádzajúcich štandardné metódy časticovej fyziky. To samozrejme znie super, dokážeme však pomocou strún presne zreprodukovať výsledky známych experimentov?

Tu je to trochu komplikovanejšie. V prvom rade treba povedať, že struny vyžadujú k svojej existencii 10-rozmerný časopriestor. To sa môže zdať trochu proti našej intuícii, ale tak popravde chvíľu trvalo aj to, kým si ľudstvo uvedomilo že štvorrozmerný zakrivený priestor(očas) je bližší realite ako starý dobrý trojrozmerný priestor. O neintuitívnych dôsledkoch kvantovej mechaniky tu ani nehovorím.

Tak či onak, 10 rozmerov je stále dosť veľké sústo na prehltnutie. Jeden zo spôsobov ako sa s touto prapodivnosťou vyrovnať je predpokladať, že tých zvyšných 6 rozmerov je stočených do malého „klbka“ a v našej každodennej skúsenosti na ich existenciu nenarazíme. Nanešťastie spôsobov ako prebytočné rozmery takto skompaktifikovať je mnoho. A aby bolo ešte horšie, tvar tohto klbka určuje to, akú výslednú 4D fyziku budeme pozorovať.

Čiže máme mnoho možností – ako z nich vybrať tú pravú? A prečo pozorujeme práve onú možnosť a nie inú? Toto býva jadro problému pre viacerých kritikov. V skutočnosti to nie je úplne taký problém, ako sa zdá. Koniec koncov, to ako naložíme s extra rozmermi ovplyvní iba fyziku odohrávajúcu sa pri bežne dostupných energiách. Ak by sme mali k dispozícii dostatočne silný urýchľovač, veci by boli zrazu oveľa jednoznačnejšie a tento problém odpadá. Pravda, o praktickom dosiahnutí takýchto energií možno dnes iba snívať (alebo ani to nie), to však nie je konceptuálny problém samotnej teórie.

Ďalším argumentom v prospech teórie strún je fakt, že prešla mnohými vysoko netriviálnymi testami vnútornej konzistencie [1]. Aj keď z toho ešte nevyplýva, že je to nutne ten pravý popis skutočného sveta, svedčí to o tom, že máme do činenia s niečím prekvapivo hlbokým. S čím presne, to nevieme.

Na druhej strane už dnes možno povedať, že struny spôsobili a podnietili viaceré revolúcie v mnohých oblastiach fyziky i matematiky a viedli k množstvu výsledkov v oblastiach, ktoré sa zdali byť na míle vzdialené od časticovej fyziky [2]. A tento fakt je pravda bezohľadu na to, či struny sú alebo nie sú ten pravý popis fyzikálnej reality okolo nás.

[Frico]

[1] https://medium.com/@samuel.monnier/the-many-miracles-of-string-theory-5bd482c2f55b
[2] https://ncatlab.org/nlab/show/string+theory+results+applied+elsewhere

Pridaj komentár