Τι είναι η Μ-theory (Θεωρία-Μ);

  Για να απαντήσει κανείς στο ερώτημα “τί είναι η Μ-θεωρία” πρέπει να ξεκινήσει από την ιστορικά προγενέστερη θεωρία χορδών.

Σύμφωνα με τη θεωρία χορδών, τα θεμελιώδη αντικείμενα στο σύμπαν είναι χορδές που ταξιδεύουν στο χωρόχρονο. Οι χορδές αυτές είναι αρκετά μικροσκοπικές ώστε πρακτικά να μην διακρίνεται το μήκος τους και να φαίνονται ως σημειακά σωματίδια. Καθώς ταξιδεύουν, ταλαντώνονται, και οι διαφορετικοί τρόποι ταλάντωσης απαρτίζουν τα διαφορετικά σωματίδια-κατ’ αναλογία με το πως μια ταλαντούμενη χορδή σε ένα μουσικό όργανο παράγει διάφορες νότες. Μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του ‘90 είχαν ανακαλυφθεί πέντε διαφορετικές θεωρίες χορδών, που όλες τους περιγράφουν έναν χωρόχρονο δέκα διαστάσεων-εν αντιθέσει με τον γνωστό τετραδιάστατο της Σχετικότητας.

Τα πέντε αυτά μοντέλα σύντομα ανακαλύφθηκε πως συνδέονται μεταξύ τους μέσω μαθηματικών σχέσεων (για περισσότερες λεπτομέρειες δείτε εδώ: δυϊκότητες). Αυτός ήταν και ένας από τους λόγους που οδήγησαν το 1995 τον Edward Witten να διατυπώσει την εικασία πως οι πέντε θεωρίες στην πραγματικότητα αποτελούν οριακές περιπτώσεις μιας ενδεκαδιάστατης μητρικής θεωρίας. Ο Witten ονόμασε τη θεωρία αυτή M-θεωρία.

Η Μ-θεωρία δεν έχει διατυπωθεί πλήρως ακόμη – όπως λ.χ. η Γενική Σχετικότητα – αφού δεν έχουν διαλευκανθεί όλες οι σχέσεις μεταξύ των διαφορετικών μοντέλων. Αν όμως ολοκληρωθεί θα μπορούσε να αποτελέσει και μια υποψήφια θεωρία των πάντων – ένα πλαίσιο δηλαδή εντός του οποίου μπορούν να περιγραφούν όλα τα σωματίδια και οι αλληλεπιδράσεις τους. Αποτελεί ακόμη μια υποψήφια θεωρία Κβαντικής Βαρύτητας-όπως και οι θυγατρικές θεωρίες χορδών. Στα πλαίσια της δηλαδή, η βαρύτητα μπορεί να περιγραφεί με συνεπή τρόπο σύμφωνα με τους νόμους της Κβαντικής φυσικής.

Μπορεί να ελεγχθεί πειραματικά στο μέλλον; Κι αν ναι, πως;

Αν όμως η Μ-θεωρία δεν έχει καν διατυπωθεί ολοκληρωμένα, μπορούμε να ελπίζουμε σε κάποιον πειραματικό έλεγχο? Η γενική ιδέα πίσω από τον έλεγχο της Μ-θεωρίας είναι η ίδια που διέπει τον έλεγχο της θεωρίας χορδών. Οι θεωρίες αυτές ζουν σε δέκα και ένδεκα διαστάσεις ενώ εμείς σε μόλις τέσσερις. Η ασυμφωνία αυτή αντιμετωπίζεται μέσω της συμπαγοποίησης. Υποθέτουμε πως οι επιπλέον διαστάσεις “διπλώνονται” στον εαυτό τους, ώστε τελικά να μην γίνονται αντιληπτές. Οι θεωρίες που προκύπτουν τότε μοιάζουν με το Καθιερωμένο Πρότυπο, με τυχόν αποκλίσεις να αποτελούν τις προβλέψεις της θεωρίας. Τα βασικότερα προβλήματα της προσέγγισης αυτής είναι η κατάλληλη συμπαγοποίηση ώστε να προκύψει ένα φαινομενολογικά ελκυστικό μοντέλο που θα μπορεί να ελεγχθεί καθώς και το διαθέσιμο εύρος ενεργειών των πειραμάτων συγκριτικά με το απαιτούμενο εύρος της θεωρίας.

Εν ολίγοις είναι αρκετά δύσκολο, τουλάχιστον για το εγγύς μέλλον.