Stringteori er et forsøg på at forene de to søjler i det 20. århundredes fysik - kvantemekanik og Albert Einsteins relativitetsteori - med en overordnet ramme, der kan forklare hele den fysiske virkelighed. Det forsøger at gøre det ved at antage, at partikler faktisk er en-dimensionelle, strenglignende enheder, hvis vibrationer bestemmer partiklenes egenskaber, såsom deres masse og ladning.
Denne counterintuitive idé blev først udviklet i 1960'erne og 70'erne, da strenge blev brugt til at modelere data, der kom ud af subatomære colliders i Europa, ifølge et websted om strengteori oprettet af University of Oxford og British Royal Society. Strenge gav en elegant matematisk måde at beskrive den stærke kraft, en af de fire grundlæggende kræfter i universet, der holder atomkerner sammen.
Emnet forblev marginalt i mange år, indtil "strengteorirevolutionen" i 1984, hvor teoretikere Michael Green og John Schwarz producerede ligninger, der viste, hvordan strenge undgik visse uoverensstemmelser, der plagede modeller, der beskrev partikler som punktlignende genstande, ifølge University of Cambridge.
Men denne første blomstrende efterlod forskere med fem forskellige teorier, der forklarede, hvordan en-dimensionelle strenge svingede i en 10-dimensionel virkelighed. En anden revolution skete i 1995, da fysikere viste, at disse forskellige ideer alle var beslægtede og kunne kombineres med en anden teori kaldet supergravitet, som fungerede i 11 dimensioner. Denne tilgang genererede den aktuelle inkarnation af strengteori.
Afvikling af mysterier
Stringteori er en af de foreslåede metoder til fremstilling af en teori om alt, en model, der beskriver alle kendte partikler og kræfter, og som ville erstatte fysikens standardmodel, som kan forklare alt undtagen tyngdekraften. Mange forskere tror på strengteori på grund af dens matematiske skønhed. Ligningerne af strengteori beskrives som elegante, og beskrivelserne af den fysiske verden betragtes som yderst tilfredsstillende.
Teorien forklarer tyngdekraften via en bestemt vibrerende streng, hvis egenskaber svarer til egenskaberne for det hypotetiske graviton, en kvantemekanisk partikel, der ville bære tyngdekraften. At teorien bizart kræver 11 dimensioner for at arbejde - snarere end de tre i rummet og den tid, vi normalt oplever - har ikke frarådet fysikere, der går ind for det. De har simpelthen beskrevet, hvordan de ekstra dimensioner alle er sammenbøjet i et ekstremt lille rum i størrelsesordenen 10 ^ -33 centimeter, hvilket er lille nok til, at vi normalt ikke kan registrere dem, ifølge NASA.
Forskere har brugt strengteori for at forsøge at besvare grundlæggende spørgsmål om universet, såsom hvad der foregår inde i et sort hul eller for at simulere kosmiske processer som Big Bang. Nogle forskere har endda forsøgt at bruge strengteori for at få et greb om mørk energi, idet den mystiske kraft fremskynder udvidelsen af rum og tid.
En uendelig forfølgelse
Men strengteori er for nylig blevet undersøgt større. De fleste af dens forudsigelser er ikke-testbare med den nuværende teknologi, og mange forskere har spekuleret på, om de går ned i et uendeligt kaninhul. I 2011 samledes fysikere på American Museum of Natural History til den 11. årlige Isaac Asimov Memorial Debate for at diskutere, om det var fornuftigt at henvende sig til strengteori som en levedygtig beskrivelse af virkeligheden.
"Efterfølger du et spøgelse, eller er samlingen af dig bare for dum til at finde ud af det?" drillede Neil deGrasse Tyson, direktør for museets Hayden Planetarium, der påpegede, at fremskridt inden for strengteori havde været uklare i de foregående år.
De seneste udfordringer for strengteori er kommet fra selve rammen, der forudsiger eksistensen af et potentielt stort antal unikke universer, så mange som 10 ^ 500 (det er nummer 1 efterfulgt af 500 nuller). Dette multiverse landskab syntes at give tilstrækkelige muligheder for, at hvis forskere udforsker dem, ville de støde på et, der svarede til vores egen version af virkeligheden. Men i 2018 antydede et indflydelsesrige papir, at ikke en eneste af disse utallige hypotetiske universer lignede vores kosmos; specifikt manglede hver især en beskrivelse af mørk energi, som vi i øjeblikket forstår den.
"Stringteoretikere foreslår en tilsyneladende uendelig mængde matematiske konstruktioner, der ikke har nogen kendt relation til observation," fortæller Sabine Hossenfelder, en fysiker ved Frankfurt Institute for Advanced Studies i Tyskland, der har været kritisk til strengteori, fortalt Live Science.
Andre forskere fastholder, at strengteori en dag vil skabe resultater. Skrivning i magasinet Physics Today antydede fysiker Gordon Kane fra University of Michigan, at med store opdateringer, der i øjeblikket udføres, kunne Large Hadron Collider give bevis for strengteori i den nærmeste fremtid. Men teoriens endelige skæbne er endnu ikke kendt.
