M-Theory er navnet på en samlet version af strengteori, foreslået i 1995 af fysikeren Edward Witten. På tidspunktet for forslaget var der 5 variationer af strengteori, men Witten fremlagde ideen om, at hver var en manifestation af en enkelt underliggende teori.
Witten og andre identificerede adskillige former for dualitet mellem teorier, der sammen med visse antagelser om universets natur, kunne give dem mulighed for alle at være en enkelt teori: M-Theory. En af de vigtigste komponenter i M-teorien er, at det krævede tilføjelse af endnu en dimension oven på allerede talrige ekstra dimensioner af strengteori, så relationer mellem teorierne kunne være fungerede.
Den anden strengteori-revolution
I 1980'erne og begyndelsen af 1990'erne havde strengteori nået noget af et problem på grund af en overflod af rigdom. Ved at anvende supersymmetri på strengteori, i den kombinerede superstringsteori, havde fysikere (inklusive Witten selv) undersøgt de mulige strukturer af disse teorier, og det resulterende arbejde havde vist 5 forskellige versioner af superstring teori. Forskning viste endvidere, at du kunne bruge visse former for matematiske transformationer, kaldet S-dualitet og T-dualitet, mellem de forskellige versioner af strengteori. Fysikere havde tab
På en fysik-konference om strengteori, der blev afholdt på University of South California i foråret 1995, foreslog Edward Witten sin formodning om, at disse dualiteter skulle tages alvorligt. Hvad nu, hvis han antydede, den fysiske betydning af disse teorier er, at de forskellige tilgange til strengteori var forskellige måder til matematisk at udtrykke den samme underliggende teori. Selvom han ikke havde kortlagt detaljerne i den underliggende teori, foreslog han navnet på den, M-Theory.
En del af ideen i hjertet af selve strengteorien er, at de fire dimensioner (3 rumdimensioner og en tidsdimension) i vores observerede univers kan være forklaret ved at tænke på universet som at have 10 dimensioner, men derefter "komprimere" 6 af disse dimensioner op i en undermikroskopisk skala, der aldrig er observeret. Faktisk var Witten selv en af de mennesker, der havde udviklet denne metode allerede i begyndelsen af 1980'erne! Han foreslog nu at gøre den samme ting ved at antage yderligere dimensioner, der ville muliggøre transformationerne mellem de forskellige 10-dimensionelle strengteorievarianter.
Entusiasmen for forskning, der sprang ud af dette møde, og forsøget på at udlede egenskaberne ved M-teorien, indviede en æra, som nogle har kaldt "den anden strengteorirevolution" eller "den anden superstrerende revolution."
Egenskaber ved M-teori
Selvom fysikere stadig ikke har afsløret M-teoriens hemmeligheder, har de identificeret flere egenskaber, som teorien ville have, hvis Witten's formodning viser sig at være sand:
- 11 dimensioner af rumtid (disse ekstra dimensioner skal ikke forveksles med ideen i fysik om a multivers af parallelle universer)
- indeholder strenge og braner (oprindeligt kaldet membraner)
- metoder til brug af komprimering til at forklare, hvordan de ekstra dimensioner reduceres til de fire rumtidsdimensioner, vi observerer
- dualiteter og identifikationer inden for teorien, der tillader det at reducere til specielle tilfælde af de kendte strengsteorier og i sidste ende ind i den fysik, vi observerer i vores univers
Hvad står "M" for?
Det er uklart, hvad M i M-teorien er beregnet til at stå for, skønt det er sandsynligt, at det oprindeligt stod for "Membrane", da disse netop var blevet opdaget at være et nøgleelement i strengteori. Witten har selv været gåtefuld om emnet og sagde, at betydningen af M kan vælges til smag. Mulighederne inkluderer Membrane, Master, Magic, Mystery og så videre. En gruppe fysikere ledet for en stor del af Leonard Susskind, har udviklet Matrix Theory, som de mener i sidste ende kan vælge M, hvis det nogensinde viser sig at være sandt.
Er M-teori sandt?
M-teori har, ligesom varianterne af strengteori, problemet, at det i øjeblikket ikke er nogen reelle forudsigelser, der kan testes i et forsøg på at bekræfte eller tilbagevise teorien. Mange teoretiske fysikere fortsætter med at forske på dette område, men når du har over to årtier med forskning uden solide resultater, aftager entusiasmen utvivlsomt en smule. Der er dog ingen holdepunkter for, at stærk argumenterer for, at Witten's M-teori-antagelse heller ikke er falsk. Dette kan være et tilfælde, hvor en undladelse af at modbevise teorien, f.eks. Ved at vise, at den internt er modstridende eller inkonsekvent på en eller anden måde, er det bedste, som fysikere kan håbe på i øjeblikket.