Η θεωρία των χορδών

 

Η θεωρία χορδών προτείνει ότι οι θεμελιώδεις δομικοί λίθοι του σύμπαντος δεν είναι σημειακά σωματίδια, αλλά μονοδιάστατες χορδές. Αυτά που αντιλαμβανόμαστε ως σωματίδια είναι στην πραγματικότητα δονήσεις βρόχων από χορδές, η καθεμία με τη δική της χαρακτηριστική συχνότητα.

Η θεωρία χορδών αποτέλεσε αρχικά μία προσπάθεια να περιγραφούν οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ σωματιδίων όπως τα πρωτόνια. Από τότε έχει εξελιχθεί σε κάτι πολύ πιο φιλόδοξο: μία προσέγγιση της κατασκευής μίας πλήρους και ενοποιημένης θεωρίας όλων των θεμελιωδών σωματιδίων και δυνάμεων.

Προηγούμενες προσπάθειες για ενοποίηση της φυσικής αντιμετώπισαν προβλήματα στην ενσωμάτωση της βαρύτητας. Η θεωρία χορδών όχι μόνο περιλαμβάνει τη βαρύτητα, αλλά την απαιτεί. Η θεωρία χορδών απαιτεί έξι ή και επτά διαστάσεις του χώρου και παρέχει τρόπους συσχετισμού ρων μεγάλων επιπλέον διαστάσεων με τις μικρότερες. Η μελέτη της θεωρίας χορδών οδήγησε και στην ιδέα της υπερσυμμετρίας, η οποία διπλασιάζει τον αριθμό των στοιχειωδών σωματιδίων.

που ερμηνεύονται τα πειράματα στη σωματιδιακή φυσική, προτείνοντας νέες τότητες εξερεύνησης. ασικότερη δυσκολία στο να ανακαλύψουμε μια ενοποιημένη θεωρία έγκειται στο ότι η γενική σχετικότητα δεν ενσωματώνει την αρχή της απροσδιοριστίας. Πρέπει λοιπόν να βρούμε έναν τρόπο να συνδυάσουμε τη θεωρία της σχετικότητας με την κβαντομηχανική, να βρούμε δηλαδή μια κβαντική θεωρία της βαρύτητας. Όμως η δημιουργία μιας κβαντικής θεωρίας βαρύτητας αποδεικνύεται ότι είναι πολύ δύσκολο εγχείρημα καθώς η αρχή της απροσδιοριστίας μας λέει ότι ο «κενός» χώρος είναι γεμάτος από ζεύγη «δυνάμει» σωματιδίων και αντισωματιδίων. Αν δεν ίσχυε αυτό (δηλ. Ο κενός χώρος ήταν απόλυτα κενός) τότε η αρχή της απροσδιοριστίας θα παραβιαζόταν καθώς όλα τα πεδία θα μηδενίζονταν και έτσι θα είχαν μία ακριβής και προσδιορισμένη τιμή (μηδέν) αλλά και προσδιορισμένο ρυθμό μεταβολής (μηδέν).

Προσπαθώντας να συνδυάσουμε άμεσα τη σχετικότητα με την κβαντομηχανική προκύπτουν κάποια αποτελέσματα τα οποία δεν έχουν νόημα. Καταλήγουμε σε μια κβαντική θεωρία της βαρύτητας που προβλέπει ότι κάποια μεγέθη όπως η καμπυλότητα του χωροχρόνου απειρίζονται (ενώ από τις παρατηρήσεις προκύπτει ότι οι τιμές τους είναι πεπερασμένες).

Το 1976 προτάθηκε μία ομάδα θεωριών με το όνομα υπερβαρύτητα που υπόσχονταν να δώσει λύση στο πρόβλημα των απειρισμών. Όμως οι υπολογισμοί για το αν τελικά η υπερβαρύτητα μπορεί όντως να εξαλείψει κάποιους από τους απειρισμούς ήταν τόσο μεγάλοι και δύσκολοι που κανένας δεν αναλάμβανε να τους κάνει (ακόμα και με τη χρήση Η/Π το περιθώριο λάθους ήταν πολύ μεγάλο).

Τελικά το 1984 οι φυσικοί έστρεψαν την προσοχή τους σ’ ένα καινούργιο σύνολο ιδεών που ονομάστηκε «θεωρίες των χορδών». Πριν από τις θεωρίες χορδών οι φυσικοί πίστευαν ότι τα θεμελιώδη δομικά συστατικά της ύλης ήταν απλώς σημεία στο χώρο. Όμως η βασική ιδέα της θεωρίας των χορδών είναι ότι αυτό που μέχρι τώρα θεωρούσαμε σημείο στο χώρο, είναι στην πραγματικότητα μία παλλόμενη ίνα ενέργειας που διαθέτει μόνο μήκος (και καμία άλλη διάσταση) και ονομάζεται χορδή. Όπως οι χορδές ενός έγχορδου μουσικού οργάνου πάλλονται με διαφορετικό τρόπο και δημιουργούν τις νότες οι οποίες με τη σειρά τους με κατάλληλους συνδυασμούς φτιάχνουν την μουσική, έτσι και οι «κοσμικές» χορδές ταλαντώνονται με διάφορες συχνότητες φτιάχνοντας όλα τα σωματίδια της ύλης και αυτά συνδυάζονται

Η θεωρία των χορδών δεν έχει μαθηματικές ανωμαλίες αλλά μέχρι στιγμής οι δυνατότητες πειραματικής επαλήθευσης που μας προσφέρει είναι ελάχιστες. Μπορεί να είναι μία από τις υποψήφιες θεωρίες των Πάντων, αλλά αν δεν μπορεί να μας δώσει πειραματικά αποτελέσματα.

Πηγές:

wikipedia.org

www.physics4u.gr

www.physics.ntua.gr

physicsgg.me

Κουρούπης Αθανάσιος Β1