ფიზიკოსებს სურთ, მიაგნონ იმ ერთადერთ თეორიას, რომელიც მთელ სამყაროს აღწერს, მაგრამ ამისთვის ჯერ მეცნიერების ურთულესი პრობლემები უნდა გადაჭრან.

2014 წლის ფილმი „ყველაფრის თეორია” სტივენ ჰოკინგის ამბავს გვამცნობს, მან მოახერხა და საყოველთაოდ აღიარებული ფიზიკოსი გახდა მიუხედავად იმისა, რომ დეგენერაციული დაავადების გამო სავარძელსაა მიჯაჭვული. ფილმში მთავარი აქცენტი გაკეთებულია მის ყოფილ ცოლთან, ჯეინთან ურთიერთობაზე, თუმცა მომენტებში ასახულია, რაზე მუშაობდა ჰოკინგი თავისი კარიერის განმავლობაში.

მას ამბიცია ნამდვილად არ აკლდა. ჰოკინგი იმ მრავალი ფიზიკოსიდან ერთ-ერთია, რომლებიც „ყველაფრის თეორიის” შექმნას ცდილობენ. ამ ერთმა თეორიამ სამყაროში ყველაფერი უნდა ახსნას. ის მისდევს ალბერტ აინშტაინის მაგალითს, რომელიც სწორედ ამ თეორიის შექმნას ცდილობდა, სამწუხაროდ უშედეგოდ.

ყველაფრის თეორიის აღმოჩენა დამაგვირგვინებელი აღმოჩენა იქნება, სამყაროში არსებულ ყველა უცნაურ და გასაოცარ მოვლენას აზრი მიეცემა. ათწლეულების განმავლობაში ფიზიკოსები ამბობდნენ, რომ თეორიას მსოფლიო მალე იხილავს. მაშ ვართ თუ არა ყველაფრის გაგების ზღვარზე?

სამყარო მილიარდობით გალაქტიკას შეიცავს

 

ერთი შეხედვით, ყველაფრის თეორია ურთულესი ამოცანა ჩანს. მან უნდა ახსნას ყველაფერი, დაწყებული შექსპირის ნაშრომებიდან დამთავრებული ადამიანის ტვინით და ტყეებითა და ხეობებით, ამბობს კემბრიჯის უნივერსიტეტის კოსმოლოგი ჯონ ბაროუ. თუმცა ის თვლის, რომ ყველაფრის თეორიის აღმოჩენა „საკმაოდ დამაჯერებელია”. ეს იმის გამოა, რომ „ბუნების კანონები საკმაოდ ცოტაა, ისინი მარტივია და სიმეტრიული, ხოლო ფუნდამენტური ძალები მხოლოდ ოთხია”.

ისააკ ნიუტონმა განავითარა სინათლის, მოძრაობისა და გრავიტაციის თეორიები

 

1687 წელს ბევრი მეცნიერი ფიქრობდა, რომ ყველაფრის თეორია ნაპოვნი იყო.

ინგლისელმა ფიზიკოსმა ისააკ ნიუტონმა გამოაქვეყნა წიგნი, რომელშიც ახსნა, როგორ მოძრაობენ ობიექტები და როგორ მოქმედებს გრავიტაცია. Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica – „ბუნების ფილოსოფიის მათემატიკური პრინციპები” – სამყაროს ლამაზ, მოწესრიგებულ ადგილად აღწერდა.

გადმოცემის მიხედვით, 23 წლის ნიუტონი ბაღში სეირნობდა, როცა ხიდან ჩამოვარდნილი ვაშლი დაინახა. იმ დროს ფიზიკოსებმა უკვე იცოდნენ, რომ დედამიწა როგორღაც დაბლა ექაჩებოდა ობიექტებს გრავიტაციის ძალით. ნიუტონმა ეს მოსაზრება განავრცო.

ჯონ კონდუიტის მიხედვით, რომელიც შემდგომ წლებში მისი თანაშემწე იყო, ვაშლის ჩამოვარდნის ხილვამ ნიუტონი მიიყვანა დასკვნამდე, რომ გრვიტაციული ძალა „შეზღუდული არ იყო დედამიწიდან რაღაც დისტანციამდე, არამედ მისი ძალა ბევრად შორს ვრცელდებოდა, ვიდრე ეს ზოგადად მიაჩნდათ”. კონდუიტის მიხედვით, ნიუტონმა ასეთი კითხვა დასვა: „რატომ არა უფრო მაღლა, მთვარემდე?”

ჩვენი მზის სისტემა

 

შთაგონებულმა ნიუტონმა შეიმუშავა გრავიტაციის კანონი, რომელიც ერთნაირად კარგად ერგებოდა დედამიწაზე არსებულ ვაშლებსა და მზის გარშემო მოძრავ პლანეტებს. ყველა ეს ობიექტი, რომელიც ასე განსხვავებული ჩანდა, ერთსა და იმავე კანონს ემორჩილებოდა.

იგივე წიგნში ნიუტონმა ჩამოაყალიბა სამი კანონი, რომლებიც ობიექტების მოძრაობას აკონტროლებენ. გრავიტაციის კანონთან ერთად ისინი ხსნიდნენ, როგორ მოძრაობს ბურთი სროლის შემდეგ და რატომ ბრუნავს მთვარე დედამიწის გარშემო.

„ხალხი ფიქრობდა, რომ მან ახსნა ყველაფერი, რისი ახსნაც შეიძლებოდა”, ამბობს ბაროუ. „ეს იყო გასაოცარი მიღწევა”.

პრობლემა ისაა, რომ ნიუტონმაც იცოდა – მის ნაშრომში ნაპრალები იყო.

მერკური უცნაურად უვლის გარშემო მზეს

 

მაგალითად, გრავიტაცია ვერ ხსნის, როგორ რჩებიან განუყოფლად პატარა ობიექტები, რადგან ეს ძალა საამისოდ საკმარისად ძლიერი არაა. ასევე, ნიუტონი აღწერდა, რა ხდებოდა, მაგრამ ვერ ახსნა, როგორ მუშაობდა ეს ყველაფერი. თეორია არასრულყოფილი იყო.

არსებობდა უფრო დიდი პრობლემაც. მიუხედავად იმისა, რომ ნიუტონის კანონები ხსნიდნენ სამყაროში გავრცელებული მოვლენების უმეტესობას, ზოგჯერ ობიექტები მის კანონებს არღვევდნენ. მსგავსი სიტუაციები იშვიათი იყო და როგორც წესი, მოიცავდა არაბუნებრივ სიჩქარეს ან მძლავრ გრავიტაციას, თუმცა მაინც ხდებოდა.

ერთი ასეთი გარემოება მზესთან ყველაზე ახლომდებარე პლანეტის, მერკურის, ორბიტას ეხებოდა. თითოეული პლანეტა მზის გარშემო მოძრაობის გარდა ღერძის გარშემოც ბრუნავს. ნიუტონის კანონებით შეიძლებოდა იმის გამოთვლა, როგორ უნდა ებრუნათ, მაგრამ მერკური მას არ ემორჩილებოდა. არანაკლებ უცნაური იყო ისიც, რომ მისი ორბიტა ელიფსური იყო.

მტკიცებულება აშკარა იყო. ნიუტონის შემუშავებული გრავიტაციის უნივერსალური კანონი სულაც არ იყო უნივერსალური და აღარც კანონი გამოდიოდა.

აინშტაინმა XX საუკუნეში ფიზიკის რევოლუცია მოახდინა

 

ორი საუკუნის შემდეგ ალბერტ აინშტაინი მეცნიერებას მხსნელად მოევლინა ზოგადი ფარდობითობის თეორიით. აინშტაინის იდეა, რომელსაც 2015 წელს საუკუნე შეუსრულდა, გრავიტაციის ბევრად უფრო სიღრმისეულ გაგებას გვთავაზობდა.

მისი დედააზრი ის იყო, რომ დრო და სივრცე, რომლებიც სხვადასხვა რამე ეგონათ, სინამდვილეში გადახლართულია. სივრცეს აქვს სამი განზომილება: სიგრძე, სიგანე და სიმაღლე. ამას ემატება მეოთხე განზომილება, რომელსაც ვუწოდებთ დროს. ეს ოთხი ერთმანეთთან დაკავშირებულია გიგანტური კოსმოსური ზეწარივით. სამეცნიერო ფანტასტიკურ ფილმებში პერსონაჟები როდესაც „დრო-სივრცის უწყვეტობას (კონტინუუმს)” ახსენებენ, სწორედ ამას გულისხმობენ.

აინშტაინის ნოვაციური იდეა ის იყო, რომ ძალიან მძიმე ობიექტები, როგორიცაა პლანეტები, ან ძალიან სწრაფად მოძრავები დრო-სივრცეს ამახინჯებენ. ეს ბატუტის მკვრივ მასალას ჰგავს: მძიმე საგანს თუ დაადებთ, ქსოვილი დაიჭიმება და ჩაიზნიქება. შემდეგი ობიექტები კი ზეწარზე ჩაცურდებიან მძიმე საგნის მიმართულებით. აინშტაინის მიხედვით, სწორედ ამიტომ აკავშირებს გრავიტაცია ერთმანეთთან ობიექტებს.

ეს საკმაოდ უცნაური მოსაზრებაა. თუმცა ფიზიკოსები მის ჭეშმარიტებაში დარწმუნებული არიან. ერთი რამ ცხადია: ის მერკურის უცნაურ ორბიტას ხსნის.

მზის უზარმაზარი მასა გავლენას ახდენს მერკურის მოძრაობაზე

 

ზოგადი ფარდობითობის მიხედვით, მზის უზარმაზარი მასა ამრუდებს დროსა და სივრცეს მის გარშემო.

რადგან მზესთან ყველაზე ახლოსაა, მერკური გაცილებით მეტად განიცდის ამ გამრუდებას, ვიდრე სხვა რომელიმე პლანეტა. ზოგადი ფარდობითობის ფორმულები აღწერენ, გამრუდებული დრო-სივრცე როგორ ზემოქმედებას უნდა ახდენდეს მერკურის ორბიტაზე და სრულყოფილად წინასწარმეტყველებს პლანეტის პოზიციას.

ამ წარმატების მიუხედავად, ზოგადი ფრდობითობა არაა ყველაფრის თეორია, მსგავსად ნიუტონის თეორიებისა. ნიუტონის თეორია არ ესადაგებოდა ძალიან მასიურ ობიექტებს, აინშტაინისა კი – ძალიან პატარებს.

როგორც კი პაწაწინა რამეებს, მაგალითად ატომებს მიადგებით, მატერია ძალიან უჩვეულოდ იქცევა.

ატომების ცენტრში ბირთვია, რომელსაც ელექტრონები უვლიან გარს

 

გვიან მე-19 საუკუნემდე ატომი მატერიის უმცირესი ერთეული ეგონათ. ბერძნული სიტყვა „ატომოს” (ἄτομος) ნიშნავს განუყოფელს, ამიტომ განსაზღვრებიდან გამომდინარე, ატომი უფრო მცირე ნაწილაკებად ვეღარ დაიშლებოდა.

მაგრამ 1870-იანებში მეცნიერებმა აღმოაჩინეს ნაწილაკები, რომლებიც ატომებზე თითქმის 2000-ჯერ მსუბუქები იყვნენ.

ვაკუუმის მილში სინათლის სხივების აწონვით მათ აღმოაჩინეს არაჩვეულებრივად მსუბუქი, უარყოფითი მუხტის მქონე ნაწილაკები. ეს იყო სუბატომური ნაწილაკი, ელექტრონი.

შემდეგი ნახევარი საუკუნის განმავლობაში მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ ატომს აქვს ცენტრში მოთავსებული ბირთვი და მის გარშემო ელექტრონები ზუზუნებენ. ეს ბირთვი, რომელიც ჯერჯერობით ატომის ყველაზე მძიმე ნაწილი იყო, შედგებოდა ორი ტიპის სუბატომური ნაწილაკებისგან: ნეიტრალური მუხტის მქონე ნეიტრონებისა და დადებითად დამუხტული პროტონებისგან.

მაგრამ ამაზე არ გაჩერებულან. თანდათანობით მეცნიერები პოულობდნენ გზებს, მატერია კიდევ უფრო პატარა ნაწილებად დაეყოთ და ამგვარად დაეხვეწათ ჩვენი წარმოდგენა ფუნდამენტურ ნაწილაკებზე. 1960-იანი წლებისთვის მეცნიერებს აღმოჩენილი ჰქონდათ ათობით ელემენტარული ნაწილაკი და შეადგინეს გრძელი სია, რომელსაც ნაწილაკების ზოოპარკი უწოდეს.

სუბატომური სამყარო სავსეა უცნაური ნაწილაკებით

 

თანამედროვე გაგებით ატომის სამი კომპონენტიდან მხოლოდ ელექტრონია ფუნდამენტური ნაწილაკი. ნეიტრონები და პროტონები შეიძლება კიდევ დაიყოს პატარა ნაწილაკებად, კვარკებად.

ამ სუბატომურ ნაწილაკებს მართავს სრულიად განსხვავებული კანონები, ვიდრე დიდ ობიექტებს, მაგალითად ხეებს ან პლანეტებს. ეს კანონები, რომლებიც ბევრად მოულოდნელი აღმოჩნდა, მორიგ დაბრკოლებად იქცა.

კვანტურ ფიზიკაში ნაწილაკებს არ გაჩნიათ განსაზღვრული ადგილმდებარეობები: მათი ადგილსამყოფელი ცოტა ბუნდოვანია. მხოლოდ ის შეგვიძლია ვთქვათ, რომ თითოეულ ნაწილაკს გააჩნია თითოეულ ადგილმდებარეობაში ყოფნის გარკვეული ალბათობა. ეს ნიშნავს, რომ სამყარო ფუნდამენტურად განუსაზღვრელი ადგილია.

ეს ყველაფერი გონებისთვის მიუწვდომელი და იდუმალი ჩანს. მხოლოდ ის შეიძლება ითქვას, რომ მარტო თქვენ არ გაგიჩნდათ მსგავსი შეგრძნება. ფიზიკოსმა რიჩარდ ფეინმანმა, კვანტური ფიზიკის ექსპერტმა, ერთხელ აღნიშნა: „ვფიქრობ, თამამად შემიძლია ვთქვა, რომ კვანტური მექანიკა არავის ესმის”.

კვანტური მექანიკის უცნაურობები აინშტაინსაც აწუხებდა. „გამოკვლევის მიუხედავად, აინშტაინს არასდროს სჯეროდა კვანტური თეორიის”, ამბობს ბაროუ.

ზოგადი ფარდობითობა ესადაგება დიდ რამეებს, როგორიცაა ვარსკვლავები

 

თუმცა მათ შესაბამის სამფლობელოებში – დიდსა და პატარაში – ზოგადმა ფარდობითობამაც და კვანტურმა მექანიკამაც დაამტკიცეს, თანაც მრავალჯერ, რომ საოცრად ზუსტები არიან.

კვანტური ფიზიკა ატომის სტრუქტურასა და ქცევას ხსნის, მათ შორის იმას, რატომაა ზოგიერთი ატომი რადიოაქტიური. ის ასევე არის თანამედროვე ელექტრონიკის საფუძველი. კვანტური მექანიკის გარეშე ამ სტატიას ვერ წაიკითხავდით.

ამასობაში ზოგადი ფარდობითობის გამოყენებით იწინასწარმეტყველეს შავი ხვრელების არსებობა. ზოგიერთი ვარსკვლავი იმდენად მასიურია, რომ საკუთარ თავში კოლაფსირდება. მათი გრავიტაცია იმდენად ძლიერია, რომ ვერაფერი – სინათლეც კი – თავს ვერ აღწევს.

ზოგადი ფარდობითობა შავი ხვრელების არსებობაზე მიუთითებდა

 

მაგრამ საქმე იმაშია, რომ ეს ორი თეორია ვერ თავსდება, ამიტომ ორივე მათგანი სწორი ვერ იქნება. ზოგადი ფარდობითობა ამბობს, რომ ზუსტად შეიძლება ობიექტების ქცევის განსაზღვრა, ხოლო კვანტური მექანიკის მიხედვით გვაქვს მხოლოდ ალბათობები, რომ ობიექტები რაღაცას მოიმოქმედებენ.

ეს ნიშნავს, რომ არსებობს რაღაცები, რასაც ფიზიკოსები ვერ აღწერენ. შავი ხვრელები განსაკუთრებული პრობლემაა. ისინი მასიურები არიან, ამიტომ ზოგადი ფარდობითობა ესადაგებათ, მაგრამ პატარებიც არიან, ამიტომ კვანტური მექანიკის სფეროსაც ეკუთვნიან.

სანამ შავ ხვრელს არ მიუახლოვდებით, ეს შეუთავსებლობა თქვენს ყოველდღიურ ცხოვრებაზე გავლენას არ მოახდენს. მაგრამ ის თითქმის მთელი გასული საუკუნის განმავლობაში თავგზას ურევდა ფიზიკოსებს. სწორედ ამ შეუთავსებლობამ უბიძგა მათ, ყველაფრის თეორიის ძებნა დაეწყოთ.

აინშტაინს სურდა, სამყაროს აზრი გაეგო

 

აინშტაინმა ცხოვრების დიდი ნაწილი გაატარა თეორიის ძიებაში. კვანტური მექანიკის შემთხვევითობების გულშემატკივარი არასდროს ყოფილა, მას სურდა, შეექმნა თეორია, რომელიც გააერთიანებდა გრავიტაციასა და დანარჩენ ფიზიკას, კვანტური უცნაურობები კი მეორეხარისხოვანი შედეგი იქნებოდა.

მისთვის მთავარი გამოწვევა იყო გრავიტაციის შეთავსება ელექტრომაგნეტიზმთან. 1800-იანებში ფიზიკოსებმა აღმოაჩინეს, რომ ელექტრულად დამუხტული ნაწილაკები ერთმანეთს იზიდავდნენ ან განიზიდავდნენ. სწორედ ამიტომ იზიდავს მაგნიტი ზოგიერთ მეტალს. ეს ნიშნავდა, რომ არსებობდა ორი სახის ძალა, რომლითაც ობიექტები ერთმანეთზე გავლენას ახდენდნენ: ერთმანეთს მიიზიდავდნენ გრავიტაციით, ან მიიზიდავდნენ და განიზიდავდნენ ელექტრომაგნეტიზმით.

აინშტაინს სურდა, ეს ორი ძალა გაეერთიანებინა „ერთიანი ველის თეორიაში”. საამისოდ დრო-სივრცე ხუთ განზომილებაზე განავრცო. სივრცის სამ და დროის ერთ განზომილებას დაუმატა მეხუთეც, რომელიც იმდენად პატარა და ჩახლართულია, რომ ვერ ვხედავთ.

ჩანაფიქრი ვერ განხორციელდა და აინშტაინმა 30 წელი უნაყოფო ძიებაში გაატარა. ის 1955 წელს გარდაიცვალა, მისი ერთიანი ველის თეორია ისევ აღმოუჩენელი იყო. მაგრამ მომდევნო ათწლეულში გაჩნდა უძლიერესი მეტოქე ყველაფრის თეორიის შეჯიბრში: სიმების თეორია.

იქნებ ნაწილაკების ნაცვლად ყველაფერი სიმებისგან შედგება?

 

სიმების თეორიის დედააზრი საოცრად მარტივია. სამყაროში, მაგალითად ელექტრონების მთავარი ინგრედიენტი სულაც არაა ნაწილაკები. სინამდვილეში ეს არის პატარა მარყუჟები, იგივე „სიმები”. უბრალოდ ეს სიმები იმდენად პატარაა, რომ მხოლოდ წერტილებად ჩანან.

გიტარის სიმების მსგავსად, ეს მარყუჟებიც დაჭიმულია. ეს ნიშნავს, რომ სხვადასხვა სიხშირით ვიბრირებენ, რაც მათ ზომაზეა დამოკიდებული.

ეს ვიბრაციები განსაზღვრავს, რომელ ნაწილაკად გამოჩნდება თითოეული სიმი. ერთი სახის ვიბრაციით სიმისგან ელექტრონს მიიღებთ, მეორენაირად კი სხვა ნაწილაკს. მეოცე საუკუნეში აღმოჩენილი ყველა ნაწილაკი სინამდვილეში ერთი და იგივე სახის სიმებია, რომლებიც სხვადასხვანაირად ვიბრირებენ.

შეიძლება თავიდანვე ნათელი არ იყოს, რატომაა ეს კარგი იდეა. თუმცა აზრი ეძლევა ბუნების ყველა ძალას: გრავიტაციასა და ელექტრომაგნეტიზმს, ასევე კიდევ ორს, რომლებიც მხოლოდ მეოცე საუკუნეში აღმოვაჩინეთ.

პასუხი შესაძლოა, სიმების თეორია იყოს

 

ძლიერი და სუსტი ბირთვული ძალები მხოლოდ პაწაწინა ატომბირთვებში აქტიურდებიან, სწორედ ამიტომ დაჭირდა ამდენი ხანი მათ აღმოჩენას. ძლიერი ბირთვული ძალა ატომის ბირთვს კრავს, სუსტი ბირთვული ძალა კი ძირითადად უმოქმედოა, თუმცა საკმარისად გაძლიერების შემთხვევაში ბირთვს შლის: სწორედ ამიტომაა ზოგი ატომი რადიოაქტიური.

ყველაფრის თეორიამ ოთხივე ძალა უნდა ახსნას. საბედნიეროდ, ორ ბირთვულ ძალასა და ელექტრომაგნეტიზმს კვანტური მექანიკა მოიცავს. თითოეული მათგანის გადამტანია სპეციალური ნაწილაკი. თუმცა გრავიტაციული ძალის გადამტანი ნაწილაკი არ არსებობს.

ფიზიკოსების ნაწილი სხვა აზრზეა. ასეთ ნაწილაკს „გრავიტონი” უწოდეს. გრავიტონებს არ ექნებათ მასა, თავისებური სპინი აქვთ და სინათლის სიჩქარით მოძრაობენ. სამწუხაროდ, მათი აღმოჩენა ვერავინ მოახერხა.

სწორედ აქ შემოდის სიმების თეორია. ის აღწერს სიმს, რომელიც ზუსტად გრავიტონივით გამოიყურება: სპინი შესაბამისია, უმასოა და სინათლის სიჩქარით მოძრაობს. ზოგადმა ფარდობითობამ და კვანტურმა მექანიკამ შეთავსება მოახერხეს.

ამის გამო 1980-იანების შუახანებში ფიზიკოსები განსაკუთრებით აღფრთოვანდნენ სიმების თეორიით. „1985 წელს მივხვდით, რომ სიმების თეორია წყვეტდა ბევრ პრობლემას, რომელსაც კაცობრიობა ბოლო 50 წელი ებრძოდა”, ამბობს ბაროუ. მაგრამ მას პრობლემებიც ახლავს თან.

სიმების თეორიას სადავო საკითხები გააჩნია

 

დავიწყოთ იმით, რომ „ჩვენ სრული წარმოდგენა არ გაგვაჩნია სიმების თეორიაზე”, როგორც ამბობს ოქსფორდის უნივერსიტეტის ფიზიკოსი ფილიპ კანდელასი. „მისი აღწერის კარგი მეთოდიც არ გვაქვს”.

გარდა ამისა, თეორია აკეთებს სრულიად უცნაურ წინასწარმეტყველებებს. თუკი აინშტაინის ერთიანი ველის თეორია ეყრდნობოდა ერთ უხილავ დამატებით განზომილებას, სიმების თეორიის ადრეული ვარიანტები ჯამში 26 განზომილებას იყენებდნენ. სწორედ ამდენი განზომილება იყო საჭირო, რომ თავსებადი ყოფილიყო სამყაროს ჩვენთვის ცნობილ მათემატიკურ მუდმივებთან.

უფრო თანამედროვე ვერსიები, ცნობილი როგორც „სუპერსიმების თეორიები”, კმაყოფილდებიან სულ რაღაც 10 განზომილებით. თუმცა ესეც კი ბევრად განსხვავდება იმ სამი განზომილებისგან, რომლებსაც ჩვენ აღვიქვამთ.

„საკითხის გადაწყვეტის გზა იმის თქმაა, რომ ჩვენს სამყაროში მხოლოდ სამი განზომილება გაფართოვდა და დიდი ზომა მიიღო”, ამბობს ბაროუ. „დანარჩენები არ გამქრალან, თუმცა საოცრად პატარები დარჩნენ”.

მარყუჟის კვანტური გრავიტაცია ამბობს, რომ თავად სივრცეა დანაწევრებული

 

ამ და სხვა პრობლემების გამო ბევრ ფიზიკოსს ეჭვი ეპარება სიმების თეორიაში. მათმა ნაწილმა სხვა თეორიის, მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის შესწავლა დაიწყო.

ეს არ გახლავთ დამაგვირგვინებელი თეორიის შექმნის მცდელობა, რომელმაც ნაწილაკების ფიზიკა უნდა გააერთიანოს. ამის სანაცვლოდ, მარყუჟის კვანტური გრავიტაცია უბრალოდ ცდილობს, გრავიტაციის კვანტურ თეორიას მიაგნოს. ის სიმების თეორიაზე მეტად შეზღუდულია, თუმცა მეტად მოწესრიგებული.

მარყუჟის კვანტური გრავიტაცია აყენებს მოსაზრებას, რომ დრო-სივრცე დაყოფილია პატარა ნაწილებად. დაპატარავების შემთხვევაში ეს ნაწილები გლუვ ზეწარს ჰგავს, მაგრამ გადიდებისას უბრალოდ წერტილების გროვაა, რომლებსაც ხაზები ან მარყუჟები აკავშირებთ ერთმანეთთან. ეს პატარა ბოჭკოები, რომლებიც ერთადაა მოქსოვილი, გრავიტაციის ახსნას წარმოადგენენ.

ეს იდეა ისევე დამაეჭვებელია, როგორც სიმების თეორია და ანალოგიური პრობლემა გააჩნია: მყარი ექსპერიმენტული მტკიცებულების არარსებობა.

სად მივდივართ აქედან?

 

რატომ ბორძიკობენ ეს თეორიები? შესაძლოა იმიტომ, რომ საკმარისი ცოდნა ჯერ კიდევ არ გაგვაჩნია. თუკი არსებობს მნიშვნელოვანი მოვლენები, რომლებიც არასდროს გვინახავს, მაშინ გამოდის, რომ სრული სურათის აღქმას ვცდილობთ, ამ დროს კი მხოლოდ მისი ნახევარი გვაქვს.

„მაცდურია იმაზე ფიქრი, რომ ყველაფერი აღმოვაჩინეთ”, ამბობს ბაროუ. „მაგრამ ძალიან საეჭვო იქნება, თუკი 2015 წელს შევძელით ყველა საჭირო დაკვირვების ჩატარება ყველაფრის თეორიისთვის. რატომ მაინცდამაინც ჩვენ?”

არსებობს უფრო საჩქარო პრობლემაც. თეორიები ძალიან რთული გამოსაცდელია, მეტწილად იმიტომ, რომ მათი მათემატიკური მხარე ძალიან რთულია. კანდელასი წლების განმავლობაში ცდილობდა სიმების თეორიის დასატესტი გზის პოვნას, მაგრამ წარუმატებლად.

„სიმების თეორიის განვითარებაში მთავარი დაბრკოლება ისაა, რომ მათემატიკა საკმარისი არაა ფიზიკის პროგრესისთვის”, ამბობს ბაროუ. „ჯერ კიდევ საწყის ეტაპზე ვართ და წინ უამრავი რამაა გამოსაკვლევი”.

ყველა პრობლემის მიუხედავად, სიმების თეორია მაინც მიმზიდველად გამოიყურება. „ადამიანები მრავალი წლის განმავლობაში ცდილობდნენ, გრავიტაცია დანარჩენ ფიზიკასთან გაეერთიანებინათ”, აღნიშნავს კანდელასი. „იყო თეორიები, რომლებიც კარგად ხსნიდნენ ელექტრომაგნეტიზმსა და სხვა ძალებს, მაგრამ არა გრავიტაციას. სიმების თეორიაში ყველა მათგანი ერთიანდება”.

რეალური პრობლემა ისაა, რომ ყველაფრის თეორიის ამოცნობა შეიძლება უბრალოდ შეუძლებელი იყოს.

სიმების თეორია აბურდულია

 

როდესაც სიმების თეორია პოპულარული გახდა 1980-იანებში, მისი 5 სხვადასხვა ვერსია არსებობდა. „ხალხი ღელავდა”, ამბობს ბაროუ. „თუკი ყველაფრის თეორია არსებობს, რატომ გვაქვს ხუთი სხვადასხვა ვერსია?”

შემდეგი ათწლეულის განმავლობაში ფიზიკოსებმა აღმოაჩინეს, რომ ეს თეორიები შეიძლებოდა ერთიმეორეში ტრანსფორმირებულიყო. ეს იყო ერთი და იგივე რამის განსხვავებული აღქმები.

საბოლოო შედეგი აღმოჩნდა 1995 წელს წამოყენებული M-თეორია. ეს არის სიმების თეორიის უფრო ღრმა ვერსია, რომელიც მის ადრეულ ვერსიებს აერთიანებს. ერთი შეხედვით, საკმაოდ კარგია: ბოლოს და ბოლოს, ერთი თეორია გვაქვს. ამასთან, M-თეორიას მხოლოდ 11 განზომილება სჭირდება, რაც 26-ს აშკარად სჯობს.

მაგრამ M-თეორია არ გვთავაზობს ერთადერთ ყველაფრის თეორიას, არამედ მილიარდობით მათგანს. მთლიანობაში M-თეორია იძლევა 10⁵⁰⁰ თეორიას, ყველა მათგანი ლოგიკურად თავსებადი და სამყაროს აღსაწერად ვარგისია.

ეს თითქოს უსარგებლოზე უარესია, თუმცა ბევრი ფიზიკოსის აზრით, უფრო ღრმა ჭეშმარიტებაზე მიუთითებს.

სიმების თეორია მიანიშნებს, რომ მრავალი სამყარო არსებობს

 

ყველაზე მარტივი დასკვნა ისაა, რომ ჩვენი სამყარო მრავლიდან ერთ-ერთია და თითოეული აღიწერება M-თეორიის ტრილიონობით ვერსიიდან რომელიმეთი. სამყაროების ამ უზარმაზარ კოლექციას „მულტისამყარო” ეწოდება.

დროის დასაწყისში მულტისამყარო იყო, როგორც „ბუშტუკების დიდი ქაფი, თითოეული მცირეოდენად განსხვავდებოდა ფორმითა და ზომით”, ამბობს ბაროუ. შემდეგ ყველა მათგანი ცალკეულ სამყაროდ გაფართოვდა.

„ჩვენ ერთ-ერთ ბუშტუკში ვართ”, ამბობს ბაროუ. როდესაც ფართოვდებიან, მათში სხვა ბუშტუკები ჩნდებიან და თითოეული ცალკე სამყაროა. „ეს სამყაროს გეოგრაფიას საკმაოდ ართულებს”.

თითოეულ სამყაროს ფიზიკის კანონების განსხვავებული წყება აქვს

 

თითოეულ ასეთ ბუშტ-სამყაროში იგივე ფიზიკის კანონები იქნება, სწორედ ამიტომაა, რომ სამყაროში ყველაფერი ერთნაირად მოქმედებს. მაგრამ სხვა სამყაროებში განსხვავებული წესები იარსებებს. „ჩვენს სამყაროში არსებული კანონები ადგილობრივ კანონებს ჰგავს. ისინი აკონტროლებენ ჩვენს ყოფას, მაგრამ არა ყველა სამყაროს”.

ამას უცნაურ დასკვნამდე მივყავართ. თუკი სიმების თეორია მართლაც საუკეთესო გზაა ზოგადი ფარდობითობისა და კვანტური მექანიკის გასაერთიანებლად, მაშინ ის ერთდროულად არის და არც არის ყველაფრის თეორია.

მეორე მხრივ, სიმების თეორიამ შეიძლება სრულყოფილად აღწეროს ჩენი სამყარო. მაგრამ მას გარდაუვლად მივყავართ დასკვნამდე, რომ არსებობს ტრიოლონობით სხვა სამყარო და თითოეული მათგანი უნიკალურია.

„აზროვნებაში დიდი ცვლილება მოხდა, ჩვენ აღარ ველით უნიკალური ყველაფრის თეორიის არსებობას”, ამბობს ბაროუ. „იმდენი შესაძლო თეორია არსებობს, რომ თითქმის ყველა შესაძლო მოსაზრებას ავსებენ”.

ჩვენ მართლაც ძალიან უცნაურ სამყაროში ვცხოვრობთ

 

BBC