გვექნება კი ოდესმე ყველაფრის თეორია?

ფიზიკოსებს უნდათ შექმნან ერთი თეორია, რომლითაც მთელი სამყარო აღიწერება, მაგრამ, აქამდე მათ მოუწევთ ურთულესი მეცნიერული პრობლემების გადაჭრა.

უახლესი ფილმი ყველაფრის თეორია გვიყვება სტივენ ჰოკინგზე, მეცნიერზე, რომელიც ნამდვილად მსოფლიოში ერთ-ერთი ცნობილი მეცნიერია, მიუხედავად იმისა, რომ ინვალიდის ეტლს არის მიჯაჭვული ნეიროდეგენერაციული დაავადების გამო. ფილმი ძრითადად სტივენის და მისი ყოფილი ცოლის ჯეინის შესახებაა, მაგრამ მცირე დრო ეთმობა იმას, თუ რას აკეთებდა იგი მთელი კარიერის განმავლობაში.

მას ნამდვილად არ აკლდა ამბიცია. იგი იმ ფიზიკოსთაგან ერთ-ერთია, რომლებიც ცდილობდნენ ყველაფრის თეორიას “გამკლავებოდნენ”. ამ თეორიამ უნდა ახსნას ყველაფერი. ჰოკინგი თავის წინამორბედ, ალბერტ აინშტაინის ნაკვალევს მიყვებოდა, როდესაც ეს უკანასკნელი ცდილობდა ამ თეორიის შექმნას, მაგრამ ვერ შეძლო.

ყველაფირს თეორიის შექმნა ამაღელვებელი, შესანიშნავი მიღწევა იქნებოდა. ბოლოს და ბოლოს, ჩვენს სამყაროში არსებულ ყველანაირ უცნაურობასა და სილამაზეს მოვფენდით ნათელს. ათწლეულებია ფიზიკოსები ამბობენ – თეორია კარს მოგვდგომია, მაგრამ ვართ კი ჩვენ ყველაფრის ახსნისა და გაგების ზღურბლზე?

The universe contains billions of galaxies (Credit: Hubble Legacy Archive/ESA/NASA/SPL)

სამყარო მილიარდობით გალაქტიკას შეიცავს. (Credit: Hubble Legacy Archive/ESA/NASA/SPL)

თეორიამ მართლაც ყველაფერი უნდა ახსნას, დაწყებული შეკსპირის შროებითა და ადამიანის ტვინით დამთავრებული – ჩვენი სამყაროს უღრანი ტყეები და უკიდეგანო ველები, ამბობს ჯონ ბაროუ კემბრიჯის უნივერსიტეტიდან. “აი სამყაროს გამოცანა.”

ბაროუს აზრით, ჩვენ სავსებით შეგვიძლია თეორის ჩავწვდეთ და ეს იმიტომ, რომ “ბუნების კანონები სულ რამდენიმეა, ისინი მარტივები და სიმეტრიულები არიან და საბოლოო ჯამში გვაქვს მხოლოდ ოთხი ფუნდამეტური ურთიერთქმედება.”

ჩვენ ‘გვერდზე უნდა გადავდოთ’ სამყაროს კომპლექსურობა. “ბუნების კანონების შედეგები და გამოვლინებები – ყველაფერი, რასაც ჩვენ გარშემო ვხედავთ და რაც ხდება, უსაზღვროდ გართულებულია”, ამბობს ბაროუ. მაგრამ, წესები, რაც ამ ყველაფერს საფუძვლად უდევს შესაძლოა, მარტივი იყოს.

Isaac Newton developed theories of light, motion and gravity (Credit: FineArt/Alamy)

ისააკ ნიუტონი, მან განავითარა თეორიები სინათლის, მოძრაობისა და გრავიტაციის შესახებ. (Credit: FineArt/Alamy)

1687 წელს ისე სჩანდა ბევრი მეცნიერისათვის, რომ ყველაფრის აღმწერი თეორია ნაპოვნი იყო.

ინგლისელი ფიზიკოსი ისააკ ნიუტონმა გამოაყვექნა წიგნი, რომელშიც მან ახსნა თუ როგორ მოძრაობენ ობიექტები და განსაზღვრა გრავიტაციის მუშაობის პრონციპი. წიგნში “ბუნების ფილოსოფიის მათემატიკური პრინციპები” (The Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica – Mathematical Principles of Natural Philosophy) წარმოდგენილი სამყარო მშვენიერი და მოწესრიგებული გახლდათ.

ამავი იწყება 23 წლის ნიუტონის სეირნობით ბაღში, როდესაც მან დაინახა ვაშლი, რომელიც ხიდან ვარდებოდა. იმ დროისთვის მეცნიერებმა იცოდნენ, რომ დედამიწა როგორღაც ახერხებდა საგნები თავისკენ მიეზიდა გრავიტაციის ძალის მეშვეობით. ნიუტონმა ეს იდეა გააფართოვა.

ჯონ კონდუიტის, მოგვიანებით ნიუტონის ასისტენტის მიხედვით, ვარდნის პროცესში მყოფმა ვაშლმა მეცნიერი მიახვედრა შემდეგს: გრავიტაციული ძალა “არ იყო შეხღუდული განსაზრული მანძილებით დედამიწაზე, არამედ ეს ძალა ვრცელდებოდა უფრო შორს, ვიდრე ეს ჩვეულებრივ მიაჩნდათ”. კონდუიტის ანგარიშის მიხედვით, ნიუტონმა იკითხა: “რატომაც არა იმ სიმაღლეზე, როგორზეც მთვარეა?” (“Why not as high as the Moon?”)

Our solar system (not to scale) (Credit: NASA/JPL/SPL)

მზის სისტემა (მასშტაბი დაცული არ არის) (Credit: NASA/JPL/SPL)

შთაგონებულმა, ნიუტონმა შექმნა გრავიტაციის კანონი, რომელიც ერთნაირად მუშაობდა, როგორც ვაშლისა და დედამიწის შემთხვევაში, ასევე პლანეტების შემთხვევაში, რომლებიც გარს უვლიან მზეს. ყველა ეს განსხვავებული ობიექტი ემორჩილებოდა ერთიდაიგივე კანონს.

იმავე წიგნში ნიუტონმა ჩამოაყალიბა სამი კანონი, რომლებიც ხსნიდა ობიექტის მოძრაობას. გრავიტაციის კანონთან დაკავშირებით, ამ სამმა კანონმა ახსნა ნასროლი ბურთის მოძრაობა და ის, თუ რატომ უვლის მთვარე დედამიწას.

“ხალხს ეგონა, რომ ნიუტონმა აღწერა ყველაფერი რისი აღწერაც კი შეიძლებოდა”, ამბობს ბაროუ. “მისი მიღწევები უზარმაზარი იყო.”

პრობლემა არსებობდა და ნიუტონმა ეს იცოდა – მის შრომას გარღვევები ჰქონდა.

Mercury orbits the Sun in a strange way (Credit: MESSENGER Teams/JHU APL/NASA)

მერკური მზეს უცნაური გზით უვლის (Credit: MESSENGER Teams/JHU APL/NASA)

მაგალითისთვის, გრავიტაცია ვერ ხსნიდა თუ როგორ იკვრებოდნენ პატარა სხეულები ერთმანეთთან, რადგან გრავიტაცია ამისთვის საკმარისი არ იყო. ნიუტონმა ვერ ახსნა მიზეზი. თეორია დაუსრულებელი იყო.

მაგრამ, დიდი პრობლემა არსებობდა. მართალია ნიუტონის კანონები ხსნიდნენ ჩვეულებრივ მოვლენებს სამყაროში, მაგრამ ზოგიერთ შემთხვევებში ობიექტები ამ კანონებს არღვევდნენ. მსგავსი სიტუაციები იშვიათი გახლდათ და ძირითადად ისინი დაკავშირებლნი იყვნენ ექსტრემალურ სიჩქარეებთან ან ძლიერ გრავიტაციასთან – მაგრამ ისინი მაინც არსებობდნენ.

ერთ-ეერთი ასეთი შემთხვევა გახლდათ მერკურის, მზიდან უახლოესი პლანეტის ორბიტა. ყოველი პლანეტა, რომელიც გარს უვლის მზეს ასევე ბრუნავს ღერძის გარშემო. ნიუტონის კანონებს შეეძლოთ გამოეთვალათ თუ როგორ უნდა ებრუნათ მათ, მაგრამ მერკური მათ არ ემორჩლებოდა. მისი ორბიტა ცენტრიდან იყო გადახრილი (off-centre).

მტიცებულება ცხადი გახლდათ. ნიუტონის უნივერსალური კანონი გრავიტაციისა არ იყო უნივერსალური და, არც კანონი.

Einstein revolutionised physics in the 20th century (Credit: Archive Pics/Alamy)

აინშტაინმა გადატრალება მოახდინა ფიზიკაში (Credit: Archive Pics/Alamy)

იდეის ბირთვი იმაში მდგომარეობს, რომ სივრცე და დრო, რომლებიც აქამდე ერთმანეთისაგან განსხვავებულად აღიქმებოდნენ ახლა დაკავშირებული, ერთმანეთში ჩაქსოვილნი აღმოჩნდნენ. სივრცეს აქვს სამი განზომილება: სიგრძე, სიმაღლე, სიგანე. ასევე მას გააჩნია მეოთხე განზომილება სახელდა დრო. ოთხივე ერთმანეთთან დაკავშირებულია კოსმოსის ერთგავრ ქსოვილში. თუ ოდესმე გსმენია სამეცნიერო ფანტასტიკური ფილმის გმირის ფრაზა “სივრცე-დროის კონტინიუმი” – სწორედ ამის შესახებაა ლაპარაკი.

აინშტაინის დიადი აზრი მდგომარეობდა შემდეგში: მძიმე ობიექტები მაგალითად, პლანეტები ან ნამდვილად სწრაფად მოძრავი საგნები ამრუდებენ სივრცე-დროს. წარმოვიდგინოთ მჭიდროდ დაჭიმული ქსოვილი, რომელზეც მოვათავსებთ მძიმე საგანს. ქსოვილი ჩაიზნიქება და გამრუდდება. სხვა ობიექტს თუ მოვათავსებთ ქსოვილზე, იგი ამ ჩაღრმავებაში ჩაგორდება. აინშტაინის მიხედვით სწორედ ამიტომ წევს საგნებს ერთმანეთისკენ გრავიტაცია.

საკმაოდ უცნაური იდეაა. მაგრამ ფიზიკოსებს სჯერათ რომ იგი სწორია. ერთი კია, იგი ხსნის მერკურის უცნაურ ორბიტას.

The Sun's huge mass affects Mercury's motion (Credit: NASA/SDO)

მზის დიდი მასა გავლენას ახდენს მერკურის მოძრაობაზე (Credit: NASA/SDO)

ფარდობითობის ზოგადი თეორიის მიხედვით მზის დიდი მასა მის გარშემო არსებულ სივრცესა და დროს ამრუდებს.

მერკური, როგორც უახლოესი პლანეტა მზისგან დაშორებით გაცილებით მეტად განიცდის ამ გამრუდებული დრო-სივცრის გავლენას ვიდრე სხვა დანარჩენი პლანეტები. ზოგადი ფარდობითობის გამოთვლები აღწერს თუ როგორი გავლენა უნდა ჰქონდეს ამ გამრუდებულ დრო-სივრცეს მერკურის ორბიტაზე და წინასწარმეტყველებს პლანეტის პოზიციას.

მიუხედავათ წარმატებისა, ზოგად იფარდობითობა არ არის ყველაფრის თეორია. როგორც ნიუტონის თეორიები არ მუშაობდა ნამდვილად მძიმე ობიექტებზე, ასევე აინშტაინის თეორია არ მუშაობს ძალიან პატარა მანძლებზე.

დააკვირდები ატომებს და ხედავ, რომ მატერია ნამდვილად უცნაურად იქცევა.

Atoms have a central nucleus orbited by electrons (Credit: Science Photo Library/Alamy)

ატომს აქვს ცენტრალური ბირთვი და მის გარშემო არსებული ელექტრონები  (Credit: Science Photo Library/Alamy)

მეცხრამეტე საუკუნის ბოლომდე მიიჩნეოდა, რომ ატომი მატერიის განუყოფელი ერთეული იყო. ბერძნულიდან ატომი – atomos სწორედ განუყოფელს ნიშნავს და იგი შემადგენელ ერთეულებად არ უნდა დაყოფილიყო.

1870 წელს მეცნიერებმა იპოვეს ნაწილაკები, რომლებიც თითქმის 2000-ჯერ მსუბუქები იყვნენ ატომზე.

სინათლის გამოსხივების აწონვით ვაკუუმურ მილში (By weighing light rays in a vacuum tube..) მეცნიერებმა იპოვეს უჩვეულო სინათლე, უარყოფითად დამუხტული ნაწილაკები. პირველად იქნა აღმოჩენილი სუბატომური ნაწილაკი – ელექტრონი.

შემდეგი ნახევარი საუკუნის განმავლობაში აღმოაჩინეს ატომის ცენტრალური ბირთვი, რომლის გარშემოც ელექტრონები არსებობდნენ. ეს ცენტრი, რომელიც ატომის უმძმესი ნაწილილს ახლოს მდებარეობდა შედგებოდა ორი ტიპის სუბატომური ნაწილაკისაგან: ნეიტრონისაგან – ნეიტრალური, და პროტონისაგან – დადებითად დამუხტული ნაწილაკისაგან.

ამბავი აქ არ მთავრდება. ამ დროისათვის, მეცნიერებმა მიაგნეს ხერხს მატერიის უფრო და უფრო მეტად დაქუცმაცებისა, რამაც გამოიწვია ფუნდამენტური ნაწილაკების შესახებ ჩვენი ცოდნის გადაფასება. 1960-იანი წლებისათვის აღმოჩენილ იქნა დიდი რაოდენობით ელემენტარული ნაწილაკი, რომლებიც შეადგენენ გრძელ სიას სახელად “ნაწილაკების ზოოპარკი”.

The subatomic world is filled with strange particles (Credit: Ian Cuming/Alamy)

სუბატომური სამყარო სავსეა უცხო ნაწილაკებით (Credit: Ian Cuming/Alamy)

დღევანდელი გაგებით ატომის სამი კომპონენტიდან მხოლოდ ელექტრონია ფუნდამენტური ნაწილაკი. ნეიტრონი და პროტონი კიდევ იყოფა უმცირეს ნაწილაკებად – კვარკებად.

სუბატომური ნაწილაკები კი იმართება სრულიად განსხვავებული კანონებით, განსხვავებით დიდი ობიექტებისაგან. და ამ ახალმა კანონებმა, რომლებიც გაცილებით ნაკლებად პროგნოზირებადები აღმოჩნდნენ წარმატებამაც უკან დახიეს.

კვანტურ ფიზიკაში ნაწილას არ აქვს განსაზღვრული მდებარეობა: მათი ადგილსამყოფებილი ცოტათი გაურკვეველია. ყველაფერი რისი თქმაც შეგვიძია არის შემდეგი: ყოველ ნაწილაკს გააჩნია გარკვეული ალბათობა იმყოფებოდეს ყოველ ადგილას. ეს კი ნიშნავს, რომ სამყარო ფუნდამენტურად განუზღვრელი ადგილია.

ეს ყველაფერი შესაძლოა გაუგებრად და შორეულადაც მოგვეჩვენოს. ფიზიკოსმა, კვანტური ფიზიკის ექსპერტმა რიჩარდ ფეინმანმა ერთხელ თქვა: “ვფიქრობ, რომ სავსებით  დარწმუნებული ვარ იმაში, რომ კვანტური ფიზიკა არავის ესმის.”

აინშტაინს ასევე აწუხებდა კვანტური მექანიკის ბუნდოვანება. “მიუხედავად ინსპირაციისა, აინშტაინს არასდროს სჯეროდა კვანტური თეორიის,” ამბობს ბაროუ.

General relativity works for big things like stars (Credit: NASA/ESA/Hubble/HPOW)

ზოგადი ფარდობითობა მუშაობს დიდ ობიექტებზე, მაგ: ვარსკვლავი (Credit: NASA/ESA/Hubble/HPOW)

ზოგადი ფარდობითობა და კვანტური მექანიკა, ორივე თავისსავე სამფლობელოში – დიდსა და პატარა მასშტაბებში მრავალგზის იქნა დადასტურებული საოცარი სიზუსტით.

კვანტური ფიზიკა ხსნის ატომის სტრუქტურასა და ქცევას, მათ შორის ზოგერთი ატომის რადიაქტიურობას. იგი ასევე საფუძვლად უდევს თანამედროვე ელექტრონიკას. ამ სტატიას ვერ წაიკითხავდი, რომ არა იგი.

ამასობაში, ზოგადი ფარდობითობა წინასწარმეტყველებდა შავი ხვრელების არსებობას. შავი ხვრელები მასიური ვარსკვლავის კოლაფსირების შედეგად წარმოიქმნება (შენიშვნა: არსებობენ არავარსკვლავური წარმოშობის შავი ხვრელებიც). მიზიდულობის ძალა იმდენად დიდია, რომ მისგან თავის დაღწევა, გამოსვლა არაფერს შეუძლია, მათ შორის სინათლის სხივსაც.

General relativity suggested that black holes exist (Credit: ESA/V Beckmann/NASA-GSFC)

ზოგადი ფარდობითობის თანახმად შავი ხვრელები არსებობენ (Credit: ESA/V Beckmann/NASA-GSFC)

თეორიები (კვანტური მექანიკა, ფარდობითობა) ერთმანეთთან შეუთავსებელია, ასე რომ ორივე სწორი ვერ იქნეა. ზოგადი ფარდობითობა ამბობს, რომ ობიექტის ქცევა ზუსტად შეიძლება ვიწინასწარმეტყველოთ, მაშინ, როცა კვანტური მექანიკა გვთავაზობს მოვლენის ალბათობას.

ესე იგი, არსებობს რაღაც, რასაც ფიზიკოსები ვერ აღწერენ. შავი ხვრელები განსაკუთრებულები არიან ამ მხრივ. ისინი არიან მასიურები და შესაბამისად ზოგადი ფარდობითობას ეხება, მაგრამ აგრეთვე არიან პატარები და ისინი კვანტური მექანიკის სფეროა.

Einstein wanted to make sense of the universe (Credit: Robert Gendler/Jim Mistin)

აინშტაინს სურდა შეეცნო სამყარო (Credit: Robert Gendler/Jim Mistin)

ცხოვრების დიდი ნაწილი აინშტაინმა მსგავსი თეორიის შექმნაში დახარჯა. დიდად არ ხიბლავდა კვანტური მექანიკის შემთხვევითობა, მას სურდა შეექმნა თეორია, რომელიც გააერიანებდა გრავიტაციასა და დანარჩენ ფიზიკას, სადაც კვანტური უცნაურობები იქნებოდნენ მეორეული შედეგები.

აინშტაინის მთავარი გამოწვევა გახლდათ გრავიტაციის ელექტომაგნეტიზმთან დაკავშირება. 1800-იანებში მეცნიერებმა ნახეს, რომ ელექტრულად დამუხტულ ნაწილაკებს შეეძლოთ ერთმანეთის მიზიდვა და განზიდვა. ანუ არსებობდა ორი ძალა, რომლითაც საგნები ეთმანეთზე გავლენას ახდენდნენ. ერთის მხრივ ისინი ერთმანეთს იზიდავდნენ გრავიტაციით და მეორეს მხრივ, იზიდავდნენ ან განიზიდავდნენ ელექტრომაგნეტიზმით.

აინშტაინს სურდა ამ ორი ძალის დაკავშირება “ველის გაერთიანებულ თეორიაში” და ამისათვის მან განავრცო სივრცე-დრო მეხუთე განზომილებამდე. ეს განზომილება იმდენად მცირე იყო ზომაში და ჩახვეული/ჩახლართული, რომ ვიზუალურად მას ვერ აღვიქვამდით.

თეორიამ არ იმუშავა და აინშტაინმა 30 წელი დაკარგა უნაყოფო შრომაში. იგი გარდაიცვალა 1955 წელს და ველის გაერთიანებული თეორია კვლავ აღოუჩენელია. თუმცაღა, ბოლო ათწლეულებში გამოჩნდა ძლიერი კანდიდატი ყველაფრის თეორიისა – სიმების თეორია.

Maybe instead of particles, everything is made of strings (Credit: Equinox Graphics/SPL)

შესაძლოა ნაწილაკების ნაცვლად ყველაფერს სიმები შეადგენენ  (Credit: Equinox Graphics/SPL)

 

სიმების თეორია უცნაურად მარტივია. მსოფლიოს ძირეული ინგრედიენტიები, მაგ: ელექტრონი, სინამდვილეში არ არის ნაწილაკი, არამედ წარმოადგენს სიმის პატარა მარყუჟს. ეს სიმები იმდენად მცირეა, რომ ჩანან როგორც წერტილები.

გიტარის სიმების მსგავსად ეს მარყუჟებიც დაჭიმულები არიან. ისინი ვიბრირებენ განსხვავებულ სიხშირეებით მათი ზომიდან გამომდინარე.

სწორედ ეს რხევები განსაზღვრავენ იმას, თუ რა ნაწილაკად გამოავლენენ თავს სიმები. კონკრეტული ვიბრაციით მიიღებ ელექტორს, შეცვალე ვიბრაციის სიხშირე და მიიღებ სხვა ნაწილაკს. მეოცე საუკუნეში აღმოჩენილი ნაწილაკების მთელი რიგი წარმოადგენს ერთი და იგივე სიმებს, განსხვავება კი სიმების სხვადასვანაირ ვიბრირებაშია.

შესაძლოა, უცებ ვერ მივხვდეთ თუ რატომ არის ეს კარგი იდეა. მაგრამ, თეორიით შესაძლებელია გავერკვეთ ბუნებაში არსებულ ყველა სახის ურთიერთქმედებაში: გრავიტაცია,  ელექტრომაგნეტიზმი და დანარჩენი ორი სახის ურთიერთქმედება, რომლებიც მეოცე საუკუნეში აღმოაჩნეს.

String theory could be the answer (Credit: Carol & Mike Werner/Visuals Unlimited Inc/SPL)

შესაძლოა სიმების თეორიაა პასუხი (Credit: Carol & Mike Werner/Visuals Unlimited Inc/SPL)

ძლიერი და სუსტი ბირთვული ძალები მხოლოდ მცირე მანძლებზე არიან აქტიურები. სწორედ ამიტომ არ მოხდა მათი აღმოჩენა მეოცე საუკუნემდე. ძლიერი ძალა ატომის ბირთვს კრავს როგორც მთლიანს; სუსტი არაფერსაც აკეთებს, მაგრამ როცა საკმარისად ძლიერი გახდება ატომის ბირთვს შლის: ესეც რადიოაქტიურობის მიზეზი.

ნებისმიერმა ყველაფრის თეორიამ უნდა ახსნას ოთხივე ურთიერთქმედება ერთად. საბედნიეროდ, ბირთვული ძალები და ელექტრომაგნეტიზმი კვანტური მექანიკით იხსნება; თითოეული ძალა გადაიტანება შესაბამისი ნაწილაკით. მაგრამ, არ არსებობს ნაწილაკი, რომელიც ავრცელებს გრავიტაციას.

ზოგიერთი ფიზიკოსის აზრით ასეთი ნაწილაკი არსებობს და მას გრავიტონს უწოდებენ. მათ არ უნდა გააჩნდეთ მასა და უნდა მოძრაობდნენ სინათლის სიჩქარით. სამწუხაროდ, ისინი ჯერ არავის დაუმზერია.

სიმები კი ზუტად გრავიტონებს გვანან – მასა არ აქვთ და სინათლის სიჩარით მოძრაობენ. პირველად, ზოგადმა ფარდობითობამ და კვანტურმა მექანიკამ საერთო იპოვეს.

შედეგად, შუა 80-ში მეცნიერი ბართოდ იყვენენ აღფრთოვანებული სიმების იდეით. “1985 წელს ჩვენ გავაანალიზეთ, რომ სიმების თეორია ჭრიდა საკმაო პრობლემას, რომლებზეც ბოლო 50 წლის განმავლობაში ბევრი ადამიანი მუშაობდა,” ამბობს ბაროუ. მაგრამ.. მასაც აქვს მრავალი პრობლემა.

String theory has major issues (Credit: Carol & Mike Werner/Visuals Unlimited Inc/SPL)

Credit: Carol & Mike Werner/Visuals Unlimited Inc/SPL)

“ჩვენ დეტალურად არ გვესმის სიმების თეორიის” – ფილიპ კანდელასი, ოქსფორდის უნივერსიტეტი – “ჩვენ არ გვაქვს შესაძლებლობა სიმების აღწერისათვის.”

თეორიის ზოგიერთი მოლოდინი მართლაც სრულიად უცნაურია. აინშტაინმა როდესაც შემოიტანა დამატებითი განზომილება გაერთიანებული ველის აღსაწერად, სიმების თეორიის უახლესი მოდელები საჭიროებენ სრულ 26 განზომილებას.

გაცილებით მოწინავე ვერსიის – სუპერსიმების თეორია – მიხედვით საჭიროა მხოლოდ 10 განზომილების არსებობა. მაგრამ, ესეც კი განსხვავებულია იმისგან, რასაც სამ განზომილებაში დედამიწაზე ვაკირდებით.

“ყველაფერ ამასთან შესარიგებლად ჩვენ ვამბობთ, რომ მოხლოდ სამი განზომილებაა ფართო და შესაბამისად ჩვენი სამყაროც დიდი,” ამბობს ბაროუ. “დანარჩენები კი ფანტასტიკურად მცირე ზომისანი რჩებიან.”

Loop quantum gravity says that space itself is fractured (Credit: Equinox Graphics/SPL)

მარყუჟოვანი კვანტური გრავიტაციის მიხედვით სივრცე თვითონ დამსხვრეულია, წყვეტილია (fractured) (Credit: Equinox Graphics/SPL)

ბევრი ფიზიკოსის მიხედვით სიმების თეორია არადამაჯერებელია. ზოგიერთი სწავლობს სხვა თეორიას: მარყუჟოვან კვანტურ გრავიტაციას (მკგ).

ეს თეორია არ არის მცდელობა საყოველთაო თეორიის შექმნისა, რომელიც მოიცავს ნაწილაკების ფიზიკას. ნაცვლად ამისა, მკგ ცდილობს გრავიტაციის კვანტური თეორიის შექმნას. სიმების თეორიისაგან განსხვავებით მკგ გაცილებით ლიმიტირებულია.

მკგ-ს მიხედვით სივრცე-დრო ფაქტიურად არ არის უწყვეტი და დაყოფილია პატარა ნაწილებად (chunks). როდესაც ვშორდებით ამ პატარა სამყაროს სივრცე-დრო ჩანს როგორც გლუვი ქსოვილი, მაგრამ როდესაც ისევ უკან ჩავდივართ ვხედავთ შეკრებილ წერტილებს, რომლებიც ერთმანეთთან დაკავშირებულია ხაზებით ან მარყუჟებით. ეს პატარა ბოჭკოები გვთავაზობენ გრავიტაციის ახსნას.

ეს თეორიაც გვაფრთხობს სიმების თეორიის მსგავსად და მასაც აქვს პრობლემა: არ არსებობს ექსპერიმენტული დაკვირვება.

Where do we go from here? (Credit: T. A. Rector and B. A. Wolpa/NOAO/AURA/NSF)

აქედან საით მივდივართ? (Credit: T. A. Rector and B. A. Wolpa/NOAO/AURA/NSF)

რატომ არის ეს თეორიები დაუსრულებელი? ერთი მიზეზით, ჩვენ ჯერ-ჯერობით სკმარისი არ ვიცით. მეორე მიზეზით კი ჩვენ ვერც ვერასდროს გვეცოდინება მთლიანი სურათის ის ნაწილი, რომელიც ჩვენგან დაფარულია.

“საკმაოდ მაცდურია ის, რომ ჩვენ ყველაფერს აღმოვაჩენთ,” ამბობს ბაროუ. “მაგრამ საეჭვოა 2015 წელს ჩავატაროთ ყველა ის დაკვირვება, რომელიც საჭიროა ყველაფრის თეორიის მისაღებად. მაინცდამაინც ჩვენ რატომ შევქმნით ამ თეორიას?”

გარდა ამისა, ამ თეორიების ტესტირება საკმაოდ რთულია. კანდელასი წლებია ცდილობდა ეპოვა გზა სიმების თეორიის შესამოწმებლად, მაგრამ ამაოდ.

სიმების თეორია მთელი თავისი პრობლემებით მაინც იმედისმომცემიანად გამოიყურება. “მრავალი წელია ადამიანები ცდილობენ გრავიტაცია და დანარჩენი ფიზიკა გააერთიანონ,” ამბობს კანდელასი. “გვქონდა თეორიები, რომლებიც ხსნიდნენ ელექტრომაგნეტიზმსა და სხვა ძალებს, მაგრამ არა გრავიტაციას. სიმების თეორიით ყველას ერთად ვაერთიანებთ.”

ნამდვილი პრობლემა კი შეიძლება ის იყოს, რომ ყველაფრის თეორია მარტივად რომ ვთქვათ, ვერასდროს გ

1980-იან წლებში სიმების თეორია პოპულარობს იხვეჭდა და არსებობდა ფაქტიურად თეორიის ხუთი ვერსია. “ადამიანები წუხდნენ,” ამბობს ბაროუ. “თუ ყველაფრის თეორია არსებობს, რატომ გვაქვს ის ხუთი ნაცვლად ერთისა?

შემდეგ ათწლეულებში ფიზიკოსებმა აღმოაჩინეს რომ ამ თეორიებს შეეძლოთ ერთმანეთში გარდაქმნა. ე.ი. ხდებოდა ერთი რამის სხვადსხვა გზით დაკვირვება.

1995 წელს იქნა წარმოდგენილი ემ-თეორია. ის წარმოადგენს სიმების თეორიის გაღრმავებულ ვარიანტს, რომელშიც გაერთიანდა ყველა ადრეული ვარიანტი. კარგად ჟღერს: საბოლოოდ ერთ თეორიამდე მაინც დავედით და ასევე ემ-თეორია საჭიროებს 11 განზომილებას ნაცვლად 26-სა.

 

მაგრამ ემ-თეორია არ გვთავაზობს ერთ თეორიას ყველაფერზე, არამედ მილიარდობით ვარიანტს. ჯამში ემ-თეორია გვაძლევს ათის მეხუთასე ხარისხის (10^500) ტოლი რაოდენობის თეორიას და თითოეული მათგანი ლოგიკურად თანმიმდევრულია და შეუძილია სამყაროს აღწერა.

ეს კიდევ უარესია ვიდრე გამოუყენებელი, მაგრამ ბევრ ფიზიკოსი ფიქრობს, რომ თეორია მიუთითებს უფრო სიღრმისეულ სიმართლეზე.

String theory suggests there are many universes (Credit: Detlev van Ravenswaay/SPL)

სიმების თეორია გვთავაზობს, რომ არსებობს მრავალი სამყარო (Credit: Detlev van Ravenswaay/SPL)

უმარტივესი დასკვნა კი შემდეგია: ჩვენი სამყარო სხვა უამრავი რაოდენობის არსებულ სამყაროთაგან ერთ-ერთია და თითოეული მათგანი აღიწერება ემ-თეორიის ტრილიონობით ვერსიიდან ერთ-ერთით. ამ მრავალი სამყაროების ერთიანობას “მრავალსამყარო” (multiverse) ეწოდება.

დროის დასაწყისში მრავალსამყარო წააგავდა ‘საპნის ბუშტებისაგან შემდგარ ქაფას და თითოეულ ბუშტს გააჩნდა სხვადასხვა ზომა თუ ფორმა,” ამბობს ბაროუ.

“ჩვენ ერთ-ერთი ვართ ამ ბუშტებიდან,” ბუშტი ფართოვდება და შესაბამისად თითოეული ბუშტი მის შიგნით დასაბამს აძლევს ახალ ბუშტს, ე.ი. სამყაროს. “აქედან გამომდინარე, სამყაროს გეოგრაფია ნამდვილად გართულებულია.”

Each universe would have a different set of physical laws (Credit: Mark Garlick/SPL)

თითოეულ სამყაროს უნდა გააჩნდეს სხვადასხვა წყება ფიზიკური კანონებისა (Credit: Mark Garlick/SPL)

თითოეულ სამყაროში არსებული კანონები კი განსხვავებული იქნება. “კანონები, რომლებსაც ჩვენს სამყაროში ვაკვირდებით მხოლოდ ჩვენთვისაა დამახასიათებელი” – ბაროუ. “ისინი მართავენ ჩვენს მცირე ნაწილს და არა საერთოდ მრავალსამყაროს.”

ამ ყველაფერს უცნაური დასკვნისაკენ მივყავართ. თუ სიმების თეორია საუკეთესო ვარიანტია ზოგადი ფარდობითობისა და კვანტური მექანიკის გასაერთიანებლად, მაშინ ეს უკანასკნელნი თან წარმოადგენენ და თან არა ყველაფრის თეორიას.

ერთის მხრივ, სიმების თეორიამ შესაძოა მოგვცეს ჩვენი სამყაროს ახნის საშუალება. მაგრამ, მისგან გარდაუვლად გამომდინარეობს ტრილიონობით სხვა, განსხვავებული სამყაროების არსებობა.

“დიდი ცვლილება აზროვნებაში ის აღმოჩნდა, რომ აღარ ველით უნიკალურ ყველაფრის თეორიას,” ამბობს ბაროუ. “არსებობს იმდენი შესაძლო თეორია, რომ ისინი მოიცავენ ყველა შესაძლო ვარიანტს, რაზეც კი გვიფიქრია.”

This is one strange universe we're living in (Credit: Detlev van Ravenswaay/SPL)

ჩვენი უცნაური სამყარო – ადგილი სადაც ვცხოვრობთ (Credit: Detlev van Ravenswaay/SPL)

 


წყარო: bbc.com/can-science-ever-explain-everything?

თარგმნა ადმინმა.

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s