M-teoria

Z Wikipedii

M-teoria - jedna z fizycznych "teorii wszystkiego", czyli teorii próbującej w uniwersalny, spójny sposób opisać prawa przyrody.

Została zaproponowana w 1995 r. przez Edwarda Wittena. Jej powstanie, zwane drugą rewolucją superstrunową, wywołało spory w środowisku fizyków z powodu braku możliwości jej eksperymentalnej weryfikacji.

[edytuj] Rodzaje M-teorii

Teoria ta zakłada m.in. istnienie 11-wymiarowej hiperprzestrzeni, strun, superstrun, membran, supermembran, supercząstek i innych obiektów elementarnych. 12-wymiarowa odmiana M-teorii nosi nazwę F-teoria, a 13-wymiarowa - S-teoria.

Thomas Banks i Stephen H. Shenker (Rutgers University) oraz Willy Fischler (University of Texas) i Leonard Susskind (Stanford University) z kolei zdefiniowali hiperprzestrzeń jako nieskończony zbiór cząstek punktowych (0-bran) opisanych nie przez liczby, a nieprzemienne macierze.

[edytuj] Unifikacja innych teorii

M-teoria jest rozszerzeniem tzw. teorii strun, które łączy wszystkie pięć teorii superstrun z supergrawitacją. Obliczona za pomocą bran Dirichleta (d-bran) entropia czarnych dziur jest także zgodna z przewidywaniami teorii promieniowania Hawkinga.

Rodzaje teorii superstrun uogólniane przez M-teorię to:

• typ I
• typ IIA
• typ IIB
• heterotyczna E(8)xE(8) (lub HE)
• heterotyczna SO(32) (lub HO)

W myśl M-teorii zachodzą między nimi związki poprzez dualność. Typ IIA i IIB są związane przez T-dualność, podobnie obie teorie heterotyczne (HE i HO). Typ I i heterotyczna SO(32) są związane przez S-dualność, a typ IIB jest S-dualny sam ze sobą. Ponadto przy redukcji 11. wymiaru do okręgu M-teoria staje się teorią superstrun typu IIA, a jeśli zredukuje się go do odcinka - teorią superstrun HE.

[edytuj] Przykład M-teorii

Wedle jednego z rodzajów M-teorii, teorii Horavy-Wittena, 11 wymiarów wymaga tylko grawitacja (teoria ta wywodzi się z modelu supergrawitacji), natomiast tzw. oddziaływania cechowania (silne, słabe i elektromagnetyczne) zachodzą w hiperprzestrzeni 10-wymiarowej. W jej świetle wszechświat ma kształt dwóch dziesięciowymiarowych membran, które łączy odcinek z osobliwymi końcami o nazwie orbifold. Można to interpretować jako dwa 10-wymiarowe wszechświaty oddziaływające między sobą za pomocą grawitacji, z których jeden to nasz wszechświat, a drugi składa się z ciemnej materii.

Wiąże się z nią teoria Randalla-Sundruma, która opisuje tzw. wszechświaty membranowe. W tym modelu kształt wszechświata jest podobny jak w teorii Horavy-Wittena (jeśli dodatkowy wymiar jest nieskończony, to zamiast dwóch występuje tu tylko jedna membrana). Ta teoria przewiduje, że newtonowskie prawa grawitacji zmieniają się przy oddziaływaniach na odległość poniżej milimetra, oraz że efekty unifikacji dla grawitacji można zaobserwować już przy energii dostępnej akceleratorom. To obiecująca właściwość, która daje wreszcie perspektywę sprawdzenia efektów M-teorii przez fizykę doświadczalną.

[edytuj] Nazwa

Nie ma jasności co do pochodzenia nazwy. Twórca teorii, Edward Witten, zasugerował, że literę M można tłumaczyć jako mother (matka), mystery (tajemnica), matrix (macierz), membrane (membrana). Niektórzy podejrzewają, że miał na myśli "my theory" (z ang. "moja teoria") lub odwrócone "W" (od pierwszej litery swojego nazwiska).

[edytuj] Zobacz też

• soliton
• manifold

[edytuj] Linki zewnętrzne

• "Powrót teorii strun" (Michael J. Duff, "Świat Nauki" kwiecień 1998 r., PDF)
• "From Superstrings to M Theory" (John H. Schwarz, 1998 r., PDF)
• "Introduction to Superstring Theory" (John H. Schwarz, 2000 r., PDF)
• "Od Modelu Standardowego do M-teorii" (Jerzy Lukierski, wrzesień 2003 r., PDF)
• Strona Michaela Duffa z tekstami dotyczącymi M-teorii