| Indeks
|
|
|
| Źródło
|
|
|
|
Leon Lederman,
Dick Teresi
BOSKA CZĄSTKA
Jeśli Wszechświat jest odpowiedzią, jak brzmi pytanie?
Przełożyła Elżbieta
Kołodziej-Józefowicz
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Superstruny |
|
|
| Superstruny
|
|
|
| ile dobrze pamiętam, tygodnik „Time” przyczynił się do upiększenia słownika fizyki cząstek elementarnych, nazywając tę teorię Teorią Wszystkiego (Theory of Everything, czyli TOE). W jednej z niedawno wydanych książek ujęto to jeszcze lepiej. Jej tytuł brzmi: Superstruny, Teoria Wszystkiego? (tytuł ten należy czytać tonem pytającym). Teoria strun obiecuje jednolity opis wszystkich oddziaływań, także grawitacji, wszystkich cząstek, przestrzeni i czasu; opis wolny od arbitralnych parametrów i nieskończoności. Krótko mówiąc: wszystko. W teorii tej zastąpiono punktowe cząstki króciuteńkimi odcinkami strun. Superstruny wymagały rozwinięcia nowych koncepcji matematycznych (jak to już w fizyce czasem się zdarzało) i w sposób ekstremalny obnażyły ograniczenia ludzkiej wyobraźni. Tworzenie tej teorii ma własną historię i bohaterów: Gabrielle Veneziano, John Schwarz, André Neveu, Pierre Ramond, Jeff Harvey, Joel Sherk, Michael Green, David Gross oraz uzdolniony lider o charyzmatycznej osobowości – Edward Witten. Czterech wybitnych teoretyków pracowało razem w podejrzanej instytucji w stanie New Jersey i zasłynęli w świecie jako Kwartet Strunowy z Princeton.
|
| Teoria strun opisuje bardzo odległe miejsce, prawie tak odległe, jak Atlantyda czy kraina Oz. Mówimy o obszarze Plancka. Jeśli on w ogóle kiedykolwiek istniał (podobnie jak Oz), to tylko w najwcześniejszych chwilach po Wielkim Wybuchu. Nie ma mowy, byśmy mogli wyobrazić sobie dane doświadczalne pochodzące z tej epoki. To wcale nie znaczy, że nie powinniśmy próbować. Przypuśćmy, że uda się znaleźć matematycznie spójną (pozbawioną nieskończoności) teorię, która w jakiś sposób opisze Oz, a jej konsekwencją przy bardzo niskich energiach będzie model standardowy. Jeśli ponadto taka teoria będzie jednoznaczna, wszyscy się uradujemy i precz odrzucimy ołówki i kielnie. Jednak teoria superstrun nie jest jednoznaczna. Pośród głównych założeń tej teorii znajdziemy wielką liczbę możliwych dróg prowadzących do danych eksperymentalnych. Zobaczmy, co jeszcze głosi ta teoria, nie udając nawet, że próbujemy to zrozumieć. No tak, jak już wspomniałem w rozdziale ósmym, superstruny wymagają dziesięciu wymiarów: dziewięciu wymiarów przestrzennych i jednego wymiaru czasowego.
|
| Wszyscy dobrze wiemy, że istnieją tylko trzy wymiary przestrzenne, choć odbyliśmy wcześniej małą rozgrzewkę, wyobrażając sobie, iż żyjemy w dwuwymiarowym świecie. Więc czemuż by nie dziewięć? „Gdzie one są?” – możesz słusznie zapytać. Zwinięte. Zwinięte? Ba! Teoria zaczęła od grawitacji, która opiera się na geometrii. Można więc wyobrazić sobie sześć wymiarów pozwijanych w maciupeńkie kulki. Średnica takiej kulki jest typowa dla skali Plancka – 10–33 cm – równa mniej więcej rozmiarowi struny zastępującej punktowe cząstki. Cząstki, które znamy, pojawiły się na skutek drgania owych strun. Napięta struna lub drut może drgać na nieskończenie wiele sposobów. To zjawisko leży u podstaw budowy skrzypiec i lutni, jeśli przypominasz sobie spotkanie z ojcem Galileusza. Drgania rzeczywistych strun klasyfikuje się w kategoriach częstości podstawowej i jej częstości harmonicznych. Matematyka mikrostrun jest podobna. Nasze cząstki są „przejawem” drgań o najniższej częstości.
|
| W żaden sposób nie zdołam przekazać tego, co tak bardzo poruszyło twórców tej teorii. Kilka lat temu Ed Witten wygłosił w Fermilabie wspaniały, porywający wykład o tym wszystkim. Po raz pierwszy w życiu zdarzyło mi się wysłuchać wykładu, po którym nastąpiło prawie dziesięć sekund ciszy (to sporo!), a potem dopiero owacje. Popędziłem do laboratorium, by tam podzielić się z kolegami tym, co właśnie usłyszałem, ale zanim tam dotarłem, większość wiadomości mi się ulotniła. Wspaniały wykładowca sprawia, że masz wrażenie, iż zrozumiałeś wykład.
|
| W miarę jak teoria zaczęła się odwoływać do coraz trudniejszej matematyki i zaczęły się mnożyć nowe kierunki jej rozwoju, podniecenie związane z superstrunami opadło do bardziej rozsądnego poziomu. Teraz już wypada tylko czekać. Wielu bardzo zdolnych teoretyków wciąż darzy superstruny dużym zainteresowaniem, ale przypuszczam, że minie jeszcze wiele czasu, zanim Teoria Wszystkiego osiągnie poziom modelu standardowego.
|
|
| |
|
