The Strange Second Life of String Theory

Η θεωρία χορδών εμφανίστηκε στο προσκήνιο πριν από περίπου 30 χρόνια ως η ίδια η τελειότητα, μια υπόσχεση κομψής απλότητας που θα έλυνε προβλήματα στη θεμελιώδη φυσική - συμπεριλαμβανομένης της διαβόητης δυσεπίλυτης αναντιστοιχίας μεταξύ του ομαλά στρεβλωμένου χωροχρόνου του Αϊνστάιν και των εγγενώς νευριασμένων, κβαντισμένων κομματιών πραγμάτων που αποτελούσε τα πάντα σε αυτό.

Φαινόταν, για να παραφράσω τον Michael Faraday, πολύ υπέροχο όχι για να είναι αλήθεια:Απλώς αντικαταστήστε τα άπειρα μικρά σωματίδια με μικροσκοπικούς (αλλά πεπερασμένους) δονούμενους βρόχους χορδών. Οι δονήσεις θα τραγουδούσαν κουάρκ, ηλεκτρόνια, γλουόνια και φωτόνια, καθώς και τις εκτεταμένες οικογένειές τους, παράγοντας σε αρμονία κάθε συστατικό που χρειάζεται για να μαγειρέψει τον γνωστό κόσμο. Η αποφυγή του απείρως μικρού σήμαινε την αποφυγή μιας ποικιλίας καταστροφών. Πρώτον, η κβαντική αβεβαιότητα δεν μπορούσε να κατακερματίσει τον χωροχρόνο. Επιτέλους, φαινόταν, εδώ υπήρχε μια εφαρμόσιμη θεωρία της κβαντικής βαρύτητας.

Ακόμη πιο όμορφη από την ιστορία που ειπώθηκε με λόγια ήταν η κομψότητα των μαθηματικών πίσω από αυτήν, η οποία είχε τη δύναμη να κάνει ορισμένους φυσικούς να εκστασιαστούν.

Σίγουρα, η θεωρία είχε ανησυχητικές συνέπειες. Οι χορδές ήταν πολύ μικρές για να διερευνηθούν με πείραμα και ζούσαν σε έως και 11 διαστάσεις του χώρου. Αυτές οι διαστάσεις αναδιπλώθηκαν - ή "συμπυκνώθηκαν" - σε πολύπλοκα σχήματα origami. Κανείς δεν ήξερε πώς συμπυκνώθηκαν οι διαστάσεις - οι δυνατότητες για να γίνει αυτό φαινόταν ατελείωτες - αλλά σίγουρα κάποια διαμόρφωση θα αποδεικνυόταν ότι ήταν ακριβώς αυτό που χρειαζόταν για την παραγωγή γνωστών δυνάμεων και σωματιδίων.

Για ένα διάστημα, πολλοί φυσικοί πίστευαν ότι η θεωρία χορδών θα έδινε έναν μοναδικό τρόπο συνδυασμού της κβαντικής μηχανικής και της βαρύτητας. «Υπήρχε μια ελπίδα. Μια στιγμή», είπε ο Ντέιβιντ Γκρος, ένας πρωτότυπος παίκτης στο λεγόμενο Κουαρτέτο Εγχόρδων του Πρίνστον, βραβευμένος με Νόμπελ και μόνιμο μέλος του Ινστιτούτου Θεωρητικής Φυσικής Kavli στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στη Σάντα Μπάρμπαρα. "Σκεφτήκαμε ακόμη και για λίγο στα μέσα της δεκαετίας του '80 ότι ήταν μια μοναδική θεωρία."

Και τότε οι φυσικοί άρχισαν να συνειδητοποιούν ότι το όνειρο μιας μοναδικής θεωρίας ήταν μια ψευδαίσθηση. Η πολυπλοκότητα της θεωρίας χορδών, όλες οι πιθανές μεταθέσεις, αρνήθηκαν να περιοριστούν σε μία που περιέγραφε τον κόσμο μας. "Μετά από ένα ορισμένο σημείο στις αρχές της δεκαετίας του '90, οι άνθρωποι εγκατέλειψαν την προσπάθεια σύνδεσης με τον πραγματικό κόσμο", είπε ο Gross. "Τα τελευταία 20 χρόνια ήταν πραγματικά μια μεγάλη επέκταση των θεωρητικών εργαλείων, αλλά πολύ μικρή πρόοδος στην κατανόηση του τι πραγματικά υπάρχει εκεί έξω."

Πολλοί, εκ των υστέρων, συνειδητοποίησαν ότι είχαν ανεβάσει τον πήχη πολύ ψηλά. Ξεκινώντας από την ορμή της ολοκλήρωσης του στερεού και ισχυρού «τυποποιημένου μοντέλου» της σωματιδιακής φυσικής τη δεκαετία του 1970, ήλπιζαν ότι η ιστορία θα επαναλαμβανόταν - μόνο αυτή τη φορά σε μια μαμούθ, συνολική κλίμακα. «Προσπαθούσαμε να στοχεύσουμε στις επιτυχίες του παρελθόντος όπου είχαμε μια πολύ απλή εξίσωση που αποτύπωνε τα πάντα», δήλωσε ο Robbert Dijkgraaf, διευθυντής του Ινστιτούτου Προηγμένων Μελετών στο Πρίνστον του Νιου Τζέρσεϊ. "Αλλά τώρα έχουμε αυτό το μεγάλο χάος."

Όπως πολλές καλλονές που ωριμάζουν, η θεωρία χορδών έχει γίνει πλούσια σε σχέσεις, περίπλοκη, δύσκολα χειριζόμενη και με μεγάλη επιρροή. Τα πλοκάμια του έχουν φτάσει τόσο βαθιά σε τόσους πολλούς τομείς της θεωρητικής φυσικής, που έχει γίνει σχεδόν αγνώριστο, ακόμη και για τους θεωρητικούς χορδών. «Τα πράγματα έχουν γίνει σχεδόν μεταμοντέρνα», είπε ο Dijkgraaf, ο οποίος είναι ζωγράφος και μαθηματικός φυσικός.

Τα μαθηματικά που προέκυψαν από τη θεωρία χορδών έχουν χρησιμοποιηθεί σε πεδία όπως η κοσμολογία και η φυσική της συμπυκνωμένης ύλης - η μελέτη των υλικών και των ιδιοτήτων τους. Είναι τόσο πανταχού παρόν που «ακόμα κι αν κλείσετε όλες τις ομάδες της θεωρίας χορδών, οι άνθρωποι στη συμπυκνωμένη ύλη, οι άνθρωποι στην κοσμολογία, οι άνθρωποι στην κβαντική βαρύτητα θα το κάνουν», είπε ο Dijkgraaf.

«Είναι δύσκολο να πει κανείς πραγματικά πού πρέπει να χαράξετε τα όρια και να πείτε:Αυτή είναι η θεωρία χορδών. αυτό δεν είναι θεωρία χορδών», είπε ο Douglas Stanford, φυσικός στο IAS. «Κανείς δεν ξέρει πια αν πρέπει να πει ότι είναι θεωρητικός χορδών», είπε ο Chris Beem, μαθηματικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης. "Έχει γίνει πολύ μπερδεμένο."

Η θεωρία χορδών σήμερα μοιάζει σχεδόν φράκταλ. Όσο πιο προσεκτικά εξερευνούν οι άνθρωποι μια γωνιά, τόσο περισσότερη δομή βρίσκουν. Μερικοί σκάβουν βαθιά σε συγκεκριμένες χαραμάδες. άλλοι κάνουν σμίκρυνση για να προσπαθήσουν να βγάλουν νόημα από μεγαλύτερα μοτίβα. Το αποτέλεσμα είναι ότι η θεωρία χορδών σήμερα περιλαμβάνει πολλά που δεν φαίνονται πλέον αυστηρά. Αυτοί οι μικροσκοπικοί βρόχοι χορδών των οποίων οι αρμονικές πιστεύεται ότι αναπνέουν σχηματίζονται σε κάθε σωματίδιο και δύναμη που γνωρίζει η φύση (συμπεριλαμβανομένης της άπιαστης βαρύτητας) σχεδόν δεν εμφανίζονται πλέον στους πίνακες κιμωλίας σε συνέδρια. Στη μεγάλη ετήσια συνάντηση θεωρίας χορδών του περασμένου έτους, η θεωρητικός χορδών Eva Silverstein από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ διασκέδασε όταν ανακάλυψε ότι ήταν μια από τις λίγες που έδωσε μια ομιλία «για τη σωστή θεωρία χορδών», είπε. Πολλές φορές εργάζεται σε ερωτήσεις που σχετίζονται με την κοσμολογία.

Παρόλο που τα μαθηματικά εργαλεία της θεωρίας χορδών υιοθετούνται στις φυσικές επιστήμες, οι φυσικοί αγωνίζονται πώς να αντιμετωπίσουν την κεντρική ένταση της θεωρίας χορδών:Μπορεί ποτέ να ανταποκριθεί στην αρχική της υπόσχεση; Θα μπορούσε ποτέ να δώσει στους ερευνητές μια εικόνα για το πώς η βαρύτητα και η κβαντομηχανική θα μπορούσαν να συμφιλιωθούν — όχι σε ένα σύμπαν παιχνιδιών, αλλά στο δικό μας;

«Το πρόβλημα είναι ότι η θεωρία χορδών υπάρχει στο τοπίο της θεωρητικής φυσικής», είπε ο Χουάν Μαλντασένα, μαθηματικός φυσικός στο IAS και ίσως η πιο εξέχουσα προσωπικότητα στον τομέα σήμερα. «Αλλά δεν γνωρίζουμε ακόμα πώς συνδέεται με τη φύση ως θεωρία της βαρύτητας». Ο Maldacena αναγνωρίζει τώρα το εύρος της θεωρίας χορδών και τη σημασία της σε πολλά πεδία της φυσικής - ακόμη και σε αυτά που δεν απαιτούν τις "χορδές" να είναι το θεμελιώδες υλικό του σύμπαντος - όταν ορίζει τη θεωρία χορδών ως "Στερεά Θεωρητική Έρευνα στη Φυσική Γεωμετρική Δομές."

Μια έκρηξη κβαντικών πεδίων

Ένα υψηλό σημείο για τη θεωρία χορδών ως θεωρία των πάντων ήρθε στα τέλη της δεκαετίας του 1990, όταν ο Maldacena αποκάλυψε ότι μια θεωρία χορδών που περιλαμβάνει τη βαρύτητα σε πέντε διαστάσεις ήταν ισοδύναμη με μια κβαντική θεωρία πεδίου σε τέσσερις διαστάσεις. Αυτή η δυαδικότητα «AdS/CFT» φάνηκε να παρέχει έναν χάρτη για τον έλεγχο της βαρύτητας — το πιο αδιάλλακτο κομμάτι του παζλ — συνδέοντάς το με την παλιά, καλά κατανοητή κβαντική θεωρία πεδίου.

Αυτή η αλληλογραφία δεν θεωρήθηκε ποτέ ότι ήταν ένα τέλειο μοντέλο του πραγματικού κόσμου. Ο πενταδιάστατος χώρος στον οποίο λειτουργεί έχει μια γεωμετρία “anti-de Sitter”, ένα περίεργο M.C. Εσπερικό τοπίο που δεν μοιάζει καθόλου με το σύμπαν μας.

Αλλά οι ερευνητές εξεπλάγησαν όταν έσκαψαν βαθιά στην άλλη πλευρά της δυαδικότητας. Οι περισσότεροι άνθρωποι θεωρούσαν δεδομένο ότι οι κβαντικές θεωρίες πεδίου - «η φυσική του ψωμιού και του βουτύρου», τις αποκαλεί ο Dijkgraaf - ήταν καλά κατανοητές και υπήρχαν εδώ και μισό αιώνα. Όπως αποδείχθηκε, ο Dijkgraaf είπε, "τους καταλαβαίνουμε μόνο με πολύ περιορισμένο τρόπο."

Αυτές οι θεωρίες κβαντικού πεδίου αναπτύχθηκαν τη δεκαετία του 1950 για να ενοποιήσουν την ειδική σχετικότητα και την κβαντική μηχανική. Δούλεψαν αρκετά καλά για αρκετό καιρό που δεν είχε μεγάλη σημασία το γεγονός ότι κατέρρευσαν σε πολύ μικρές κλίμακες και υψηλές ενέργειες. Αλλά σήμερα, όταν οι φυσικοί επανεξετάζουν «το κομμάτι που νομίζατε ότι καταλάβατε πριν από 60 χρόνια», είπε ο Nima Arkani-Hamed, φυσικός στο IAS, βρίσκετε «εκπληκτικές δομές» που προκάλεσαν πλήρη έκπληξη. «Κάθε πτυχή της ιδέας που καταλάβαμε την κβαντική θεωρία πεδίου αποδεικνύεται λανθασμένη. Είναι ένα πολύ μεγαλύτερο θηρίο.»

Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει έναν τεράστιο αριθμό κβαντικών θεωριών πεδίου την περασμένη περίπου δεκαετία, καθεμία από τις οποίες χρησιμοποιείται για τη μελέτη διαφορετικών φυσικών συστημάτων. Ο Beem υποψιάζεται ότι υπάρχουν θεωρίες κβαντικών πεδίων που δεν μπορούν να περιγραφούν ακόμη και με όρους κβαντικών πεδίων. "Έχουμε απόψεις που ακούγονται τόσο τρελές, σε μεγάλο βαθμό, λόγω της θεωρίας χορδών."

Αυτή η εικονική έκρηξη νέων ειδών κβαντικών θεωριών πεδίου θυμίζει παράξενα τη φυσική της δεκαετίας του 1930, όταν η απροσδόκητη εμφάνιση ενός νέου είδους σωματιδίου - του μιονίου - οδήγησε σε ένα απογοητευμένο I.I. Ραμπί για να ρωτήσει:«Ποιος το διέταξε;» Η πλημμύρα νέων σωματιδίων ήταν τόσο συντριπτική τη δεκαετία του 1950 που οδήγησε τον Ενρίκο Φέρμι να γκρινιάζει:«Αν μπορούσα να θυμηθώ τα ονόματα όλων αυτών των σωματιδίων, θα ήμουν βοτανολόγος».

Οι φυσικοί άρχισαν να βλέπουν το δρόμο τους μέσα από το πυκνό των νέων σωματιδίων μόνο όταν βρήκαν τα πιο θεμελιώδη δομικά στοιχεία που τα αποτελούν, όπως τα κουάρκ και τα γκλουόνια. Τώρα πολλοί φυσικοί προσπαθούν να κάνουν το ίδιο με την κβαντική θεωρία πεδίου. Στην προσπάθειά τους να κατανοήσουν τον ζωολογικό κήπο, πολλοί μαθαίνουν ό,τι μπορούν για ορισμένα εξωτικά είδη.

Οι θεωρίες σύμφωνου πεδίου (το δεξί χέρι του AdS/CFT) είναι ένα σημείο εκκίνησης. Ξεκινάτε με έναν απλοποιημένο τύπο κβαντικής θεωρίας πεδίου που συμπεριφέρεται με τον ίδιο τρόπο σε μικρές και μεγάλες αποστάσεις, είπε ο David Simmons-Duffin, φυσικός στο IAS. Εάν αυτά τα συγκεκριμένα είδη θεωριών πεδίου μπορούσαν να γίνουν κατανοητά τέλεια, οι απαντήσεις σε βαθιές ερωτήσεις θα μπορούσαν να γίνουν σαφείς. "Η ιδέα είναι ότι αν καταλαβαίνετε πολύ καλά τα πόδια του ελέφαντα, μπορείτε να κάνετε παρεμβολή στο ενδιάμεσο και να καταλάβετε πώς μοιάζει το όλο πράγμα."

Όπως πολλοί από τους συναδέλφους του, ο Simmons-Duffin λέει ότι είναι θεωρητικός χορδών κυρίως με την έννοια ότι έχει γίνει ένας όρος-ομπρέλα για όποιον κάνει θεμελιώδη φυσική σε υπανάπτυκτες γωνιές. Αυτήν τη στιγμή εστιάζει σε ένα φυσικό σύστημα που περιγράφεται από μια σύμμορφη θεωρία πεδίου, αλλά δεν έχει καμία σχέση με χορδές. Στην πραγματικότητα, το σύστημα είναι το νερό στο «κρίσιμο σημείο» του, όπου η διάκριση μεταξύ αερίου και υγρού εξαφανίζεται. Είναι ενδιαφέρον γιατί η συμπεριφορά του νερού στο κρίσιμο σημείο είναι ένα περίπλοκο αναδυόμενο σύστημα που προκύπτει από κάτι πιο απλό. Ως εκ τούτου, θα μπορούσε να υπαινίσσεται τη δυναμική πίσω από την εμφάνιση των κβαντικών θεωριών πεδίου.

Ο Beem εστιάζει σε θεωρίες υπερσυμμετρικού πεδίου, ένα άλλο μοντέλο παιχνιδιού, όπως αποκαλούν οι φυσικοί αυτές τις σκόπιμες απλοποιήσεις. «Βάζουμε μερικά μη ρεαλιστικά χαρακτηριστικά για να τα κάνουμε ευκολότερα στον χειρισμό», είπε. Συγκεκριμένα, επιδέχονται έλκιμα μαθηματικά, γεγονός που «το κάνει πολλά πράγματα να είναι υπολογίσιμα».

Τα μοντέλα παιχνιδιών είναι τυπικά εργαλεία στα περισσότερα είδη έρευνας. Αλλά υπάρχει πάντα ο φόβος ότι αυτό που μαθαίνει κανείς από ένα απλοποιημένο σενάριο δεν ισχύει για τον πραγματικό κόσμο. «Είναι λίγο μια συμφωνία με τον διάβολο», είπε ο Beem. "Η θεωρία χορδών είναι ένα πολύ λιγότερο αυστηρά κατασκευασμένο σύνολο ιδεών από την κβαντική θεωρία πεδίου, επομένως πρέπει να είστε πρόθυμοι να χαλαρώσετε λίγο τα πρότυπά σας", είπε. «Αλλά ανταμείβεσαι για αυτό. Σας δίνει ένα ωραίο, μεγαλύτερο πλαίσιο για να εργαστείτε.»

Είναι το είδος της δουλειάς που κάνει ανθρώπους όπως ο Sean Carroll, ένας θεωρητικός φυσικός στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια, να αναρωτιούνται αν το πεδίο έχει απομακρυνθεί πολύ από τις αρχικές του φιλοδοξίες — να βρει, αν όχι μια «θεωρία των πάντων», τουλάχιστον μια θεωρία της κβαντικής βαρύτητας. «Η απάντηση σε βαθιές ερωτήσεις σχετικά με την κβαντική βαρύτητα δεν έχει συμβεί πραγματικά», είπε. «Έχουν όλα αυτά τα σφυριά και ψάχνουν για καρφιά». Αυτό είναι εντάξει, είπε, ακόμη και αν αναγνωρίζει ότι μπορεί να χρειαστούν γενιές για να αναπτυχθεί μια νέα θεωρία της κβαντικής βαρύτητας. "Αλλά δεν είναι εντάξει αν ξεχνάς ότι, τελικά, ο στόχος σου είναι να περιγράψεις τον πραγματικό κόσμο."

Είναι μια ερώτηση που έχει κάνει στους φίλους του. Γιατί ερευνούν λεπτομερείς κβαντικές θεωρίες πεδίου; «Ποια είναι η φιλοδοξία;» ρωτάει. Οι απαντήσεις τους είναι λογικές, λέει, αλλά έχουν απομακρυνθεί βήματα από την ανάπτυξη μιας αληθινής περιγραφής του σύμπαντός μας.

Αντίθετα, ψάχνει έναν τρόπο να «βρει τη βαρύτητα μέσα στην κβαντομηχανική». Ένα έγγραφο που έγραψε πρόσφατα με συναδέλφους του ισχυρίζεται ότι κάνει βήματα προς αυτό ακριβώς. Δεν περιλαμβάνει θεωρία χορδών.

Η ευρεία δύναμη των χορδών

Ίσως το πεδίο που έχει κερδίσει τα περισσότερα από την άνθηση της θεωρίας χορδών είναι τα ίδια τα μαθηματικά. Καθισμένος σε ένα παγκάκι δίπλα στη λίμνη IAS ενώ παρακολουθούσε έναν γαλάζιο ερωδιό να στριμώχνεται στα καλάμια, ο Clay Córdova, ένας ερευνητής εκεί, εξήγησε πώς αυτά που φαινόταν σαν δυσεπίλυτα προβλήματα στα μαθηματικά λύθηκαν φανταζόμενοι πώς θα μπορούσε να φαίνεται η ερώτηση σε μια χορδή. Για παράδειγμα, πόσες σφαίρες θα μπορούσαν να χωρέσουν μέσα σε μια πολλαπλότητα Calabi-Yau — το περίπλοκο διπλωμένο σχήμα που αναμένεται να περιγράψει πώς συμπυκνώνεται ο χωροχρόνος; Οι μαθηματικοί είχαν κολλήσει. Αλλά μια δισδιάστατη χορδή μπορεί να κουνιέται σε έναν τόσο περίπλοκο χώρο. Καθώς κουνούσε, μπορούσε να συλλάβει νέες ιδέες, σαν ένα μαθηματικό πολυδιάστατο λάσο. Αυτό ήταν το είδος της σωματικής σκέψης για το οποίο ήταν διάσημος ο Αϊνστάιν:πειράματα σκέψης σχετικά με την ιππασία μαζί με μια δέσμη φωτός αποκάλυψαν E=mc. Το να φαντάζεται ότι πέφτει από ένα κτίριο οδήγησε στη μεγαλύτερη στιγμή του εύρηκα όλων:Η βαρύτητα δεν είναι δύναμη. είναι μια ιδιότητα του χωροχρόνου.

Χρησιμοποιώντας τη φυσική διαίσθηση που προσφέρουν οι χορδές, οι φυσικοί παρήγαγαν μια ισχυρή φόρμουλα για να λάβουν την απάντηση στην ερώτηση της ενσωματωμένης σφαίρας και πολλά άλλα. «Έφτασαν σε αυτούς τους τύπους χρησιμοποιώντας εργαλεία που δεν επιτρέπουν οι μαθηματικοί», είπε η Κόρδοβα. Στη συνέχεια, αφού οι θεωρητικοί των χορδών βρήκαν μια απάντηση, οι μαθηματικοί το απέδειξαν με τους δικούς τους όρους. «Αυτό είναι ένα είδος πειράματος», εξήγησε. «Είναι ένα εσωτερικό μαθηματικό πείραμα». Όχι μόνο η αυστηρή λύση δεν ήταν λάθος, αλλά οδήγησε στα μαθηματικά που κέρδισαν το μετάλλιο Fields. "Αυτό συνεχίζει να συμβαίνει", είπε.

Η θεωρία χορδών έχει επίσης συνεισφέρει ουσιαστικά στην κοσμολογία. Ο ρόλος που έπαιξε η θεωρία χορδών στη σκέψη για τους μηχανισμούς πίσω από την πληθωριστική διαστολή του σύμπαντος - τις στιγμές αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, όπου τα κβαντικά φαινόμενα συνάντησαν τη βαρύτητα κατά μέτωπο - είναι «απροσδόκητα ισχυρός», είπε ο Silverstein, παρόλο που δεν υπάρχουν συνδεδεμένες χορδές. .

Ωστόσο, ο Silverstein και οι συνεργάτες του έχουν χρησιμοποιήσει τη θεωρία χορδών για να ανακαλύψουν, μεταξύ άλλων, τρόπους για να δουν πιθανώς παρατηρήσιμες υπογραφές διαφόρων πληθωριστικών ιδεών. Οι ίδιες ιδέες θα μπορούσαν να είχαν βρεθεί χρησιμοποιώντας την κβαντική θεωρία πεδίου, είπε, αλλά δεν ήταν. "Είναι πολύ πιο φυσικό στη θεωρία χορδών, με την επιπλέον δομή του."

Τα πληθωριστικά μοντέλα μπλέκονται στη θεωρία χορδών με πολλούς τρόπους, μεταξύ των οποίων και το πολυσύμπαν - η ιδέα ότι το δικό μας είναι ένα από έναν ίσως άπειρο αριθμό συμπάντων, το καθένα που δημιουργήθηκε από τον ίδιο μηχανισμό που δημιούργησε το δικό μας. Μεταξύ της θεωρίας των χορδών και της κοσμολογίας, η ιδέα ενός άπειρου τοπίου πιθανών συμπάντων έγινε όχι απλώς αποδεκτή, αλλά ακόμη και δεδομένη από μεγάλο αριθμό φυσικών. Το αποτέλεσμα επιλογής, είπε ο Silverstein, θα ήταν μια απολύτως φυσική εξήγηση για το γιατί ο κόσμος μας είναι όπως είναι:Σε ένα πολύ διαφορετικό σύμπαν, δεν θα ήμασταν εδώ για να πούμε την ιστορία.

Αυτό το φαινόμενο θα μπορούσε να είναι μια απάντηση σε ένα μεγάλο πρόβλημα που υποτίθεται ότι έλυνε η θεωρία χορδών. Όπως το έθεσε ο Γκρος:«Τι ξεχωρίζει αυτή τη συγκεκριμένη θεωρία» — το Καθιερωμένο Μοντέλο — από την «πληθώρα των άπειρων δυνατοτήτων;»

Ο Silverstein πιστεύει ότι το αποτέλεσμα επιλογής είναι στην πραγματικότητα ένα καλό επιχείρημα για τη θεωρία χορδών. Το άπειρο τοπίο των πιθανών συμπάντων μπορεί να συνδεθεί άμεσα με «την πλούσια δομή που βρίσκουμε στη θεωρία χορδών», είπε — τους αμέτρητους τρόπους με τους οποίους ο πολυδιάστατος χωροχρόνος της θεωρίας χορδών μπορεί να αναδιπλωθεί στον εαυτό του.

Χτίζοντας τον Νέο Άτλαντα

Τουλάχιστον, η ώριμη εκδοχή της θεωρίας χορδών - με τα μαθηματικά της εργαλεία που επιτρέπουν στους ερευνητές να βλέπουν τα προβλήματα με νέους τρόπους - έχει παράσχει ισχυρές νέες μεθόδους για να δουν πόσο φαινομενικά ασύμβατες περιγραφές της φύσης μπορούν να είναι αληθινές. Η ανακάλυψη διπλών περιγραφών του ίδιου φαινομένου συνοψίζει σε μεγάλο βαθμό την ιστορία της φυσικής. Πριν από ενάμιση αιώνα, ο James Clerk Maxwell είδε ότι ο ηλεκτρισμός και ο μαγνητισμός ήταν οι δύο όψεις ενός νομίσματος. Η κβαντική θεωρία αποκάλυψε τη σύνδεση μεταξύ σωματιδίων και κυμάτων. Τώρα οι φυσικοί έχουν χορδές.

«Μόλις τα στοιχειώδη πράγματα με τα οποία διερευνούμε τα κενά είναι χορδές αντί για σωματίδια», είπε ο Beem, οι χορδές «βλέπουν τα πράγματα διαφορετικά». Εάν είναι πολύ δύσκολο να φτάσετε από το Α στο Β χρησιμοποιώντας την κβαντική θεωρία πεδίου, φανταστείτε ξανά το πρόβλημα στη θεωρία χορδών και "υπάρχει ένα μονοπάτι", είπε ο Beem.

Στην κοσμολογία, η θεωρία χορδών «πακετάρει τα φυσικά μοντέλα με τρόπο που είναι πιο εύκολο να σκεφτεί κανείς», είπε ο Silverstein. Μπορεί να χρειαστούν αιώνες για να δέσουν όλα αυτά τα χαλαρά κορδόνια για να δημιουργηθεί μια συνεκτική εικόνα, αλλά νέοι ερευνητές όπως ο Beem δεν ενοχλούνται λίγο. Η γενιά του δεν πίστευε ποτέ ότι η θεωρία χορδών θα έλυνε τα πάντα. «Δεν έχουμε κολλήσει», είπε. "Δεν αισθάνομαι ότι είμαστε στα πρόθυρα να τα λύσουμε όλα, αλλά γνωρίζω περισσότερα κάθε μέρα από ό,τι την προηγούμενη μέρα - και έτσι μάλλον φτάνουμε κάπου."

Ο Στάνφορντ το σκέφτεται ως ένα μεγάλο σταυρόλεξο. «Δεν έχει τελειώσει, αλλά καθώς ξεκινάτε να λύνετε, μπορείτε να πείτε ότι είναι ένας έγκυρος γρίφος», είπε. "Περνάει συνεχώς ελέγχους συνέπειας."

«Ίσως δεν είναι καν δυνατό να συλλάβουμε το σύμπαν σε μια εύκολα οριζόμενη, αυτόνομη μορφή, όπως μια υδρόγειο σφαίρα», είπε ο Dijkgraaf, καθισμένος στο γραφείο του Robert Oppenheimer από τότε που ήταν το αφεντικό του Αϊνστάιν, κοιτάζοντας πάνω από το τεράστιο γκαζόν στο IAS. , η λιμνούλα και το δάσος σε απόσταση. Ο Αϊνστάιν, επίσης, προσπάθησε και απέτυχε να βρει μια θεωρία για τα πάντα, και δεν αφαιρεί τίποτα από την ιδιοφυΐα του.

«Ίσως η αληθινή εικόνα να μοιάζει περισσότερο με τους χάρτες σε έναν άτλαντα, ο καθένας από τους οποίους προσφέρει πολύ διαφορετικά είδη πληροφοριών, ο καθένας ανεπαρκής», είπε ο Dijkgraaf. «Η χρήση του άτλαντα απαιτεί η φυσική να μιλάει άπταιστα σε πολλές γλώσσες, πολλές προσεγγίσεις, όλα ταυτόχρονα. Το έργο τους θα προέλθει από πολλές διαφορετικές κατευθύνσεις, ίσως μακρινές.»

Το βρίσκει «εντελώς αποπροσανατολιστικό» και επίσης «φανταστικό».

Ο Arkani-Hamed πιστεύει ότι βρισκόμαστε στην πιο συναρπαστική εποχή της φυσικής από τότε που εμφανίστηκε η κβαντική μηχανική τη δεκαετία του 1920. Τίποτα όμως δεν θα γίνει γρήγορα. «Αν είστε ενθουσιασμένοι που επιτίθενται υπεύθυνα στα πολύ μεγαλύτερα ερωτήματα της υπαρξιακής φυσικής ποτέ, τότε θα πρέπει να είστε ενθουσιασμένοι», είπε. "Αλλά αν θέλετε σίγουρα εισιτήριο για Στοκχόλμη τα επόμενα 15 χρόνια, τότε μάλλον όχι."