ストリング理論は、20世紀の物理学の2つの柱-量子力学とアルバートアインシュタインの相対性理論-を物理的な現実のすべてを説明できる包括的なフレームワークと統合する試みです。これは、粒子が実際には1次元のストリングのようなエンティティであり、その振動が粒子の質量や電荷などの特性を決定するものであると仮定することで、そうしようとします。
オックスフォード大学と英国王立協会が作成した弦理論に関するウェブサイトによると、この直観に反するアイデアは、1960年代と70年代にヨーロッパの素粒子衝突型加速器からのデータをモデル化するために使用されたときに初めて開発されました。ひもは、原子核を一緒に保持する宇宙の4つの基本的な力の1つである強い力を説明するエレガントな数学的方法を提供しました。
トピックは、理論家のマイケルグリーンとジョンシュワルツが粒子を点状のオブジェクトとして記述するモデルを悩ませる特定の不一致をどのように回避するかを示す方程式を理論家が作成した1984年の「ストリング理論革命」まで、長年にわたってわずかなままでした。ケンブリッジ。
しかし、この最初の開花は、1次元のストリングが10次元の現実でどのように振動するかを説明する5つの異なる理論を研究者に残しました。物理学者がこれらの異なるアイデアはすべて関連しており、11次元で機能する超重力と呼ばれる別の理論と組み合わせることができることを示した1995年に、2番目の革命が起こりました。そのアプローチは、ストリング理論の現在の化身を生み出しました。
謎を解く
ストリング理論はすべての理論を作成するために提案された方法の1つであり、既知のすべての粒子と力を記述し、重力以外のすべてを説明できる標準の物理モデルに取って代わるモデルです。多くの科学者は、その数学的美しさから弦理論を信じています。弦理論の方程式は洗練されたものとして記述されており、物理世界の記述は非常に満足できるものと見なされています。
理論は、重力が重力を運ぶ量子力学的粒子である仮想重力子の特性に対応する特性を持つ特定の振動ストリングを介して重力を説明します。理論が奇妙に11の次元を機能することを要求する-私たちが通常経験する3つの空間と1つの時間ではなく-それを提唱する物理学者を説得していません。 NASAによると、彼らは余分な寸法がすべて10 ^ -33センチメートルのオーダーの非常に小さなスペースで丸くなっていることを簡単に説明しています。
研究者たちはストリング理論を使用して、ブラックホールの内部で何が起こっているかなど、宇宙に関する基本的な質問に答えたり、ビッグバンのような宇宙プロセスをシミュレートしたりしています。一部の科学者は、暗黒エネルギー、つまり空間と時間の拡大を加速する不思議な力を扱うために、ストリング理論を使用しようとさえしました。
終わりのない追求
しかし、最近では弦理論がより厳しく監視されています。その予測のほとんどは現在の技術ではテスト不可能であり、多くの研究者は彼らが終わりのないウサギの穴を下って行くのかどうか疑問に思いました。 2011年、物理学者は、第11回年次アイザックアシモフ記念討論会のためにアメリカ自然史博物館に集まり、現実の実行可能な記述として弦理論を利用することが理にかなっているかどうかを話し合いました。
「あなたは幽霊を追いかけているのですか、それともあなたのコレクションが愚かすぎてこれを理解できないのですか？」博物館のヘイデンプラネタリウムのディレクター、ニールデグラースタイソンをからかい、ストリング理論の進歩は過去数年でまだまだまばらだったと指摘しました。
ストリング理論への最近の課題は、フレームワーク自体にあります。これは、10 ^ 500（つまり、1の後に500のゼロが続く）という、膨大な数の一意のユニバースの存在を予測します。この多元的な景観は、研究者がそれらを探究すれば、私たち自身のバージョンの現実に対応するものに出くわす十分な可能性を提供するように見えました。しかし、2018年に影響力のある論文は、これらの無数の仮想宇宙のどれもが私たちの宇宙のようには見えなかったことを示唆しています。具体的には、現在私たちが理解しているように、暗黒エネルギーの説明はどれも欠けていました。
ストリング理論に批判的であったドイツのフランクフルト高等研究所の物理学者であるザビーネ・ホッセンフェルダーは、以前にライブサイエンスに語った。
他の研究者たちは、ひも理論がいつの日か結果をもたらすと主張しています。 Physics Today誌に書いたミシガン大学の物理学者Gordon Kaneは、現在行われているアップグレードにより、Large Hadron Colliderが近い将来にストリング理論の証拠を生み出す可能性があると示唆しました。しかし、理論の最終的な運命は、まだ不明です。
