Kas ir stīgu teorija? M-teorija, papildus dimensijas un multiverss

Ievados par stīgu teoriju, kas paredzēti plašai sabiedrībai, vispirms ir jāsniedz fizikas skaidrojums. Dažas strūņu teorijas pretrunas ir saistītas ar nepareizu izpratni par fiziku. Bieži sastopams pārpratums pat zinātnieku vidū ir pieņēmums, ka teorija, skaidrojot dabisko pasauli, ir pierādījusi savu patiesumu, ja tās prognozes ir veiksmīgas. Vēl viens pārpratums ir tas, ka iepriekš fizikas zinātnieki, tostarp ķīmiķi, jau ir izskaidrojuši pasauli. Tas noved pie pārpratuma, ka stīgu teorētiķi sāka izvirzīt dīvainas hipotēzes pēc tam, kad viņi kļuva neizprotami "atbrīvoti no patiesības".

Klasiskā sfēra

Ņūtona fizika

1687. gadā tika publicēts Ņūtona universālās gravitācijas likums (UG), kas papildināja trīs Galileja kustības likumus un dažus citus pieņēmumus. Ņūtona teorija veiksmīgi modelēja mijiedarbību starp tāda izmēra objektiem, ko mēs varam redzēt, - parādību klāstu, ko tagad sauc par klasisko sfēru. Kulona likums modelēja elektrisko pievilkšanos. Maksvela elektromagnētiskā lauka teorija apvienoja elektrību un magnētismu, bet optika radās no šīs jomas.

Gaismasātrums palika apmēram tāds pats, kad to mērīja novērotājs, kas pārvietojās tās laukā, tomēr, lai gan, saskaitot ātrumus, tika prognozēts, ka lauks būs lēnāks vai ātrāks attiecībā pret novērotāju, kas pārvietojās ar vai pret to. Tātad pret elektromagnētisko lauku novērotājs turpināja zaudēt ātrumu. Tomēr tas nepārkāpa Galileo relativitātes principu, kas nosaka, ka mehānikas likumi darbojas vienādi visiem objektiem, kuriem piemīt inerce.

Saskaņā ar inerces likumu, ja objektam netiek pielikts spēks, objekts saglabā savu ātrumu, kas ir ātrums un virziens. Objektam, kas atrodas vai nu vienmērīgā kustībā, kas ir nemainīgs ātrums nemainīgā virzienā, vai arī atrodas miera stāvoklī, kas ir nulles ātrums, piemīt inerce. Tas uzrāda Galileja invariansi - tā mehāniskā mijiedarbība notiek bez izmaiņām -, ko sauc arī par Galileja relativitāti, jo nevar uztvert, vai objekts atrodas miera stāvoklī vai vienmērīgā kustībā.

Relativitātes teorija

Speciālā relativitāte

1905. gadā Einšteina īpašā relativitātes teorija izskaidroja gan Maksvela elektromagnētiskā lauka, gan Galileja relativitātes precizitāti, apgalvojot, ka lauka ātrums ir absolūts - universāla konstante -, savukārt telpa un laiks ir lokālas parādības attiecībā pret objekta enerģiju. Tādējādi relatīvā kustībā esošs objekts saīsinās tā impulsa virzienā (Lorenca kontrakcija) un notikumu attīstība palēninās (laika dilatācija). Pasažieris, kas atrodas objektā, nevar konstatēt šīs izmaiņas, jo visas mērierīces, kas atrodas šajā transportlīdzeklī, ir piedzīvojušas garuma kontrakciju un laika dilatāciju. Tikai ārējais novērotājs, kas atrodas relatīvā miera stāvoklī, mēra, ka relatīvā kustībā esošais objekts ir saīsinājies savā kustības ceļā un tā notikumi ir palēninājušies. Speciālā relativitāte Ņūtona teoriju, kas nosaka, ka telpa un laiks ir absolūti, padarīja par nespējīgu izskaidrot gravitāciju.

Izmantojot ekvivalences principu, Einšteins secināja, ka atrašanos gravitācijas vai pastāvīga paātrinājuma ietekmē var uzskatīt par neatšķiramiem pārdzīvojumiem, kam varētu būt kopīgs fizikāls mehānisms. Ierosinātais mehānisms bija pakāpeniska garuma kontrakcija un laika dilatācija - vietējās enerģijas blīvuma sekas 3D telpā -, kas nosaka pakāpenisku spriedzi cietā objektā, atbrīvojot tā spriedzi, virzoties uz vietu, kur enerģijas blīvums ir vislielākais. Speciālā relativitāte būtu ierobežots gravitācijas lauka gadījums. Speciālā relativitāte būtu piemērojama tad, ja enerģijas blīvums 3D telpā ir vienāds, un tādējādi gravitācijas lauks ir viendabīgs no vietas uz vietu, tāpēc objekts nepiedzīvo paātrinājumu un tādējādi arī gravitāciju.

Vispārējā relativitāte

1915. gadā Einšteina vispārējā relativitātes teorija no jauna izskaidroja gravitāciju ar 4D telpisko laiku, kas modelēts kā Lorenca daudzstūris. Laiks ir viena dimensija, kas apvienota ar trim telpas dimensijām, jo katrs notikums 3D telpā - 2D horizontāli un 1D vertikāli - ietver punktu gar 1D laika asi. Pat ikdienā cilvēks apgalvo vai netieši norāda uz abiem. Cilvēks saka vai vismaz nozīmē: "Tiekamies 2012. gada 10. oktobrī pulksten 21:00 pie ēkas 123 Main Street, kas krustojas ar Franklina ielu 3D dzīvoklī". Izlaižot vai izlaižot laika koordinātu, cilvēks nonāk pareizā vietā telpā, kad meklējamais notikums nav - tas ir pagātnē vai nākotnē, iespējams, plkst. 18:00PM vai plkst. 12:00AM.

Saplūstot telpai un laikam un abus tos uzskatot par relatīviem attiecībā pret enerģijas blīvumu apkārtnē, kā arī nosakot, ka vienīgā konstante vai absolūts lielums ir nevis masa, bet gan gaismas ātrums vakuumā, vispārējā relativitāte atklāja iepriekš neiedomājamu dabiskās pasaules līdzsvaru un simetriju. Katrs objekts vienmēr pārvietojas ar gaismas ātrumu pa taisnu līniju - tās ekvivalentu, pa izliektu virsmu, ko sauc par ģeodēzisko vai pasaules līniju - vienīgo vismazākās pretestības ceļu, kas līdzinās brīvajam kritienam caur 4D telpiskumu, kura ģeometrija "izliekas" masas/enerģijas tuvumā.

Objekts, kas vakuumā pārvietojas ar gaismas ātrumu, maksimāli ātri pārvietojas 3D telpā, bet neuzrāda nekādu notikumu attīstību - tas ir iesaldēts laikā, turpretī objekts, kas nekustīgi pārvietojas 3D telpā, pilnībā plūst pa 1D laiku, piedzīvojot maksimālu notikumu attīstības ātrumu. Attēlotais Visums ir relatīvs attiecībā pret noteiktu vietu, tomēr, tiklīdz ir norādīta masa/enerģija šajā tuvumā, Einšteina vienādojumi paredz, kas notiek - vai ir noticis vai notiks - visur Visumā. Popularizētais priekšstats, ka relatīvais Einšteina teorijā liecina par subjektīvu vai patvaļīgu, Einšteinam bija par nožēlu, jo vēlāk viņš uzskatīja, ka viņam vajadzēja to nosaukt par vispārējo teoriju.

Kosmoloģija

Elektromagnētiskā lauka vēstneses daļiņas, fotoni, nes bezlaika attēlu cauri visumam, bet novērotājiem šajā laukā ir pietiekama laika plūsma, lai atšifrētu šo attēlu un reaģētu, pārvietojoties 3D telpā, tomēr viņi nekad nevar pārspēt šo bezlaika attēlu. Tiek uzskatīts, ka visuma stāvoklis 400 000 gadu pēc domājamā lielā sprādziena, ar kuru sākās mūsu visums, tiek attēlots kā kosmiskais mikroviļņu fons (CMB).

1915. gadā tika uzskatīts, ka Visums ir tikai tas, ko mēs tagad saucam par Piena Ceļa galaktiku, un ka tas ir statisks. Einšteins darbojās ar saviem nesen publicētajiem gravitācijas lauka vienādojumiem un atklāja, ka visums paplašinās vai sarūk. (Teorija darbojas abos virzienos - laika invariance.) Viņš pārskatīja teoriju, pievienojot kosmoloģisko konstanti, lai patvaļīgi līdzsvarotu Visumu. Tuvojoties 1930. gadam, Edvīna Hobla teleskopiskie dati, interpretējot tos ar vispārējās relativitātes palīdzību, atklāja, ka Visums paplašinās.

1916. gadā, atrodoties Pirmā pasaules kara kaujas laukā, Karls Švarcšilds darbojās ar Einšteina vienādojumiem, un Švarcšilda risinājums paredzēja melnos caurumus. Desmitiem gadu vēlāk astrofiziķi identificēja supermasīvu melno caurumu, kas atrodas, iespējams, katras galaktikas centrā. Šķiet, ka melnie caurumi vada galaktiku veidošanos un uzturēšanu, regulējot zvaigžņu veidošanos un iznīcināšanu.

Pagājušā gadsimta 30. gados tika pamanīts, ka saskaņā ar vispārējo relativitātes teoriju galaktikas sabruktu, ja vien tās nepieskauj neredzama matērija, kas turētu galaktiku kopā, un 20. gadsimta 70. gados sāka atzīt tumšo matēriju. 1998. gadā tika secināts, ka Visuma izplešanās nevis palēninās, bet gan paātrinās, kas norāda uz milzīgu enerģijas blīvumu - pietiekamu, lai paātrinātu gan redzamās matērijas, gan tumšās matērijas izplešanos visā Visumā - milzīgu tumšās enerģijas lauku. Acīmredzot ir zināms mazāk nekā 5 % Visuma sastāva, bet pārējie 95 % ir noslēpumaini - tumšā matērija un tumšā enerģija.

Kvantu sfēra

Dīvaina mehānika

20. gadsimta 20. gados, lai izpētītu elektromagnētiskā lauka darbību nelielos telpas un laika mērogos, tika izstrādāta kvantu mehānika (KMM). Tomēr elektroni - matērijas daļiņas, kas mijiedarbojas ar fotoniem, kuri ir elektromagnētiskā lauka spēka nesēji - šķiet, ka tie vispār nepakļaujas mehānikas principiem. Neviens no tiem nevarēja paredzēt kvantu daļiņas atrašanās vietu no brīža uz brīdi.

Eksperimentā ar spraugām elektrons ceļo caur vienu priekšā novietotu caurumu. Tomēr viens elektrons ceļotu vienlaikus caur vairākiem caurumiem, lai cik daudz to būtu novietoti priekšā. Viens elektrons uz detektoru plates atstātu interferences zīmējumu, it kā viena daļiņa būtu vilnis, kas vienlaicīgi būtu izgājis cauri visiem caurumiem. Un tomēr tas notika tikai tad, kad to nemanīja. Ja uz gaidāmo notikumu tiktu raidīta gaisma, fotona mijiedarbība ar lauku nostādītu elektronu vienā pozīcijā.

Tomēr saskaņā ar nenoteiktības principu jebkuras kvantu daļiņas precīzu atrašanās vietu un impulsu nevar precīzi noteikt. Daļiņas mijiedarbība ar novērošanas/mērīšanas instrumentu novirza daļiņu tā, ka, labāk nosakot tās atrašanās vietu, mazāk nosakāms tās impulss, un otrādi.

Lauka teorija kvantizētā veidā

Paplašinot kvantu mehāniku visā laukā, atklājās konsekventa shēma. No vienas vietas uz otru daļiņas pastāvēšanas varbūtība tur pieauga un samazinājās kā varbūtības vilnis - kā pieaugošs un krītošs varbūtības blīvums. Ja kvantu daļiņa netiek novērota, tā nonāk superpozīcijā, un pat viena daļiņa aizpilda visu lauku, lai cik liels tas būtu. Tomēr daļiņa noteikti neatrodas jebkurā vietā laukā, bet atrodas tajā ar noteiktu varbūtību attiecībā pret to, vai tā ir bijusi blakus esošajā vietā. Maksvela elektromagnētiskā lauka viļņu forma radās, uzkrājoties varbūtiskiem notikumiem. Ne daļiņas, bet matemātiskā forma bija nemainīga.

Laukam piemērojot īpašo relativitātes principu, varēja prognozēt visu elektromagnētisko lauku. Tā radās relatīvisma kvantu lauka teorija (QFT). No elektromagnētiskā lauka tā ir relativistiskā kvantu elektrodinamika (QED). Vājais un elektromagnētiskais lauks kopā ir relatīvisma elektrovājināšanās teorija (EWT). Attiecībā uz spēcīgo lauku tā ir relatīvisma kvantu hromodinamika (QCD). Kopumā tas kļuva par daļiņu fizikas standarta modeli.

Dalījums fizikā

Kad standarta modelis tiek pielāgots vispārējai relativitātei, lai iekļautu masu, parādās bezgalības varbūtības blīvums. Tas tiek uzskatīts par nepareizu, jo parasti varbūtība svārstās no 0 līdz 1-0% līdz 100% varbūtībai. Daži teorētiskie fiziķi uzskata, ka problēma ir Standartmodelī, kurā katra daļiņa tiek attēlota kā nulles dimensijas punkts, kas principā var būt bezgalīgi mazs. Tomēr kvantu fizikā Planka konstante ir minimālā enerģijas vienība, kurā var sadalīt lauku, kas, iespējams, ir norāde uz to, cik maza var būt daļiņa. Tāpēc tiek meklētas iespējas kvantu gravitācijas noteikšanai, lai izstrādātu kvantu gravitācijas teoriju.

Struktūra

Stīgas izvirza pieņēmumu, ka mikroskopiskā mērogā Einšteina 4D telpiskais laiks ir Kalabi-Jau daudzstūru lauks, no kuriem katrs satur 6 telpas dimensijas, kas ir savītas, tādējādi netiek paplašinātas līdz 3 telpas dimensijām, kādas ir klasiskajā sfērā. Stīgu teorijā katru kvantu daļiņu aizstāj 1D vibrējošas enerģijas stīga, kuras garums ir Planka garums. Stīga, kustoties, izseko platumu un tādējādi kļūst par 2D, par pasaules lapu (worldsheet). Stīga vibrē un pārvietojas 6D Kalabi-Jau telpā, un tā kļūst par kvantu daļiņu. Izmantojot šo pieeju, hipotētiskais gravitons, kas, kā tiek prognozēts, izskaidro vispārējo relativitāti, rodas viegli.

Teorijas

Stīgu teorija aizsākās kā bozonu stīgu teorija, kuras 26 dimensijas darbojas kā daudz mazākas. Tomēr tā modelēja tikai bozonus, kas ir enerģijas daļiņas, bet izlaida fermjonus, kas ir matērijas daļiņas. Tāpēc bozonu stīgu teorija nevarēja izskaidrot matēriju. Tomēr, bosonu stīgu teorijai pievienojot supersimetriju, tika iegūti fermioni, un stīgu teorija kļuva par superstīgu teoriju, kas izskaidro arī matēriju.

(Kvantu lauka teorijas versijās, kas ietver supersimetriju (SUSY), katram bozonam ir atbilstošs fermions, un otrādi. Tas nozīmē, ka katrai enerģijas daļiņai ir atbilstoša matērijas daļiņa, un katrai matērijas daļiņai ir atbilstoša enerģijas daļiņa, tomēr nepamanāmā partneru daļiņa ir masīvāka un tādējādi super. Šie superpartneri varētu šķist ekstravagants paredzējums, tomēr daudzi teorētiķi un eksperimentētāji atbalsta supersimetriskās standarta modeļa versijas, kuru vienādojumi citādi ir jāmaina ekstravaganti un dažkārt patvaļīgi, lai saglabātu prognozēšanas panākumus vai matemātisko konsekvenci, bet ar superpartneriem jāsaskaņo).

Nepārbaudāms-zinātniski nepamatots?

Stīgu teorijas apgalvojums, ka visas molekulas ir enerģijas virknes, ir izpelnījies asu kritiku. Pastāv daudzas stīgu teorijas versijas, un neviena no tām nespēj diezgan veiksmīgi prognozēt novērojumu datus, ko izskaidro standarta modelis. Tagad ir zināms, ka M teorijai ir neskaitāmi risinājumi, kas bieži paredz dīvainas un nezināmas lietas. Daži apgalvo, ka stīgu teorijas teorētiķi izvēlas tikai vēlamos pareģojumus.

Apgalvojums, ka stīgu teorija nesniedz pārbaudāmus paredzējumus, ir nepatiess, jo tā sniedz daudzus. Neviena teorija - kādas dabas parādību jomas prognozējošs un, iespējams, izskaidrojošs modelis - nav pārbaudāma. Visas tradicionālās fizikālās teorijas līdz pat Standartmodelī ir izvirzījušas apgalvojumus par dabas pasaules nemanāmiem aspektiem. Pat standarta modelim ir dažādas interpretācijas attiecībā uz dabas pasauli. Kad tiek darbināts standarta modelis, tas bieži tiek veidots versijā ar supersimetriju, kas divkāršo daļiņu fiziķu līdz šim identificēto daļiņu sugu skaitu.

Neviens nevar burtiski izmērīt telpu, tomēr Ņūtons postulēja absolūtu telpu un laiku, un Ņūtona teorija sniedza skaidrus paredzējumus, kas bija ļoti labi pārbaudāmi un prognozējami 200 gadus, bet teorija tomēr tika falsificēta kā dabas skaidrojums. Fiziķi atzīst, ka nepastāv tāds pievilkšanas spēks, kas tieši pievelk matēriju pie matērijas, nemaz nerunājot par to, ka šis spēks acumirklī šķērso Visumu. Tomēr Ņūtona teorija joprojām ir zinātnes paradigma.

Slēptās dimensijas?

Ideja par telpas slēpto dimensiju var šķist okultiska. Daži cilpu kvantu gravitācijas teorētiķi - pretendenti uz kvantu gravitāciju - uzskata, ka stīgu teorija ir fundamentāli kļūdaina, jo tā pieņem, ka telpai vispār ir forma, kamēr daļiņas to neveido. Tas ir, viņi nešaubās, ka telpa iegūst dažādas formas, vienkārši uzskata, ka daļiņas nosaka telpas formu, nevis otrādi. Vispārējā relativitātes teorijā paredzētais telpiskā laika virpuļviesulis acīmredzami ir apstiprinājies.

Ja to interpretē kā dabiski patiesu, tad Standartmodelis, kurā kvantu daļiņa tiek attēlota kā 0D punkts, jau norāda, ka telpiskais laiks ir viļņotu figūru jūra, kvantu putas. Stīgu teorētiķi mēdz uzskatīt, ka daba ir elegantāka, un šo pārliecību cilpu teorētiķis Lī Smolins (Lee Smolin) noraida kā romantisku, vienlaikus izmantojot bioloģijas Moderno sintēzi kā retorisku paņēmienu. Eksperimenti, kuru mērķis ir atklāt pievienotās telpiskās dimensijas, līdz šim nav bijuši veiksmīgi, tomēr joprojām pastāv iespēja, ka to pazīmes var parādīties.

Tik daudz risinājumu?

M teorijā ir daudzi triljoni risinājumu. Stīgu teorijas līderis Leonards Suškinds interpretē stīgu teorijas risinājumu plastiskumu kā paradoksālu atbalstu, kas atrisina noslēpumu, kāpēc šis Visums eksistē, jo M teorija to parāda tikai kā vispārēja modeļa variantu, kas vienmēr dod aptuvenus rezultātus.

Vispārējā relativitātes teorija ir devusi daudzus atklājumus, kas 1915. gadā bija neiedomājami, izņemot fantastiku. Einšteina vienādojumu risinājums, ar kuru mēģināja izskaidrot kvantu daļiņu dinamiku, Einšteina-Rozena tilts paredz īsāko ceļu, kas savieno divus attālinātus telpas un laika telpas punktus. Einšteina-Rozena tilts, ko mēdz dēvēt par tārpu caurumu, ir apšaubīts, bet nav atspēkots, parādot, ka vai nu ne visām teorijas konsekvencēm jābūt precīzām, vai arī realitāte ir visai dīvaina nemanāmos veidos.

Daudzas pasaules

Pat elementārdaļiņu fizikas standarta modelis piedāvā dīvainas iespējas, kuras populistiskie apraksti par zinātni vai nu izlaiž, vai piemin kā neizskaidrojamas kuriozitātes. Teorija tradicionāli pieņem Kopenhāgenas interpretāciju, saskaņā ar kuru lauks ir tikai iespējas, un neviena no tām nav reāla, līdz brīdim, kad novērotājs vai instruments mijiedarbojas ar šo lauku, kura viļņu funkcija tad sabrūk un paliek tikai daļiņu funkcija, un reālas ir tikai daļiņas. Tomēr viļņu funkcijas sabrukums tika tikai pieņemts - ne eksperimentāli apstiprināts, ne pat matemātiski modelēts - un ne viļņu funkcija kvantu sfērā, ne daļiņu funkcija klasiskajā sfērā nav atrasta.

1957. gadā Hjū Everets aprakstīja savu "Relatīvā stāvokļa" interpretāciju. Everets apgalvoja, ka viļņu funkcija nesabrūk, un, tā kā tiek pieņemts, ka visa matērija un mijiedarbība ir veidota no kvantu viļņu daļiņām, visas iespējamās kvantu lauka variācijas, ko norāda matemātiskie vienādojumi, ir reālas un vienlaicīgi notiekošas, bet atšķirīgas vēstures gaitas. Saskaņā ar šo interpretāciju viss, kas mijiedarbojas ar lauku, pievienojas lauka stāvoklim, kas ir relatīvs attiecībā pret novērotāja stāvokli - pats par sevi ir viļņu forma savā kvantu laukā -, bet abi vienkārši mijiedarbojas universālā viļņu formā, kas nekad nesabrūk. Līdz šim daudzi fiziķi šķietamo pāreju no kvantu uz klasisko sfēru interpretē nevis kā viļņu funkcijas sabrukumu, bet gan kā kvantu dekoherenci.

Dekoherences gadījumā mijiedarbība ar lauku novērotāju ieved tikai vienā kvantu lauka determinējošā konstelācijā, un tādējādi visi novērojumi atbilst šim jaunajam, kombinētajam kvantu stāvoklim. Evereta tēze ir iedvesmojusi daudzu pasauļu interpretāciju, saskaņā ar kuru mūsu Visumā tiek prognozētas praktiski vai potenciāli bezgalīgas paralēlās pasaules, kas ir reālas, bet katra no tām atrodas niecīgā attālumā no citām pasaulēm. Tā kā katras pasaules viļņu forma ir universāla - tā nav sabrukstoša - un tās matemātiskās attiecības ir nemainīgas, paralēlās pasaules vienkārši aizpilda spraugas un nesaskaras.

Daudzi visumi

Einšteins apšaubīja, ka melnie caurumi, kā to paredz Švarcšilda risinājums, ir reāli. Daži tagad izsaka pieņēmumu, ka melnie caurumi kā tādi nepastāv, bet ir tumšā enerģija vai ka mūsu Visums ir gan melnais caurums, gan tumšā enerģija. Einšteina vienādojumu Švarcšilda risinājumu var maksimāli paplašināt, lai prognozētu, ka melnajam caurumam ir otrā puse - cits Visums, kas rodas no baltā cauruma. Iespējams, mūsu Visuma lielais sprādziens bija puse no lielā sprādziena, kaut kas sabruka līdz melnajam caurumam, un mūsu Visums izlēca no otras puses kā baltais caurums.

Daļiņas ir stīgas?

Fiziķi plaši apšauba, ka kvantu daļiņas patiešām ir 0D punkti, kā tas atspoguļots Standartmodelī, kas piedāvā formālismu - matemātiskas ierīces, kuru gājieni prognozē interesējošās parādības, ievadot datus, nevis interpretē mehānismus, kas nosaka šīs parādības. Tomēr stīgu teorētiķi tomēr tiecas optimistiski iedomāties, ka stīgas ir gan reālas, gan izskaidrojošas, nevis tikai prognozējošas ierīces. Mūsdienu daļiņu paātrinātāji nespēj izstumt nekādas pētāmās daļiņas ar pietiekami augstu enerģijas līmeni, lai pārvarētu kvantu daļiņas pašas enerģiju un noteiktu, vai tā ir stīga. Tomēr šis ierobežojums pastāv arī citu kvantu gravitācijas teoriju pārbaudē. Attīstība liecina par citām stratēģijām kvantu daļiņu struktūras "novērošanai".

Paradoksālā kārtā, pat ja testēšana apstiprinātu, ka daļiņas ir enerģijas virknes, tas tomēr galīgi nepierādītu pat to, ka daļiņas ir virknes, jo varētu būt arī citi skaidrojumi, iespējams, negaidīts telpas izkropļojums, lai gan daļiņa ir 0D punkts ar patiesu cietību. Pat tad, ja prognozes ir veiksmīgas, ir daudz iespējamo skaidrojumu - nepietiekamas noteiktības problēma -, un zinātnes filozofi, kā arī daži zinātnieki pat nevainojamus prognožu panākumus nepieņem kā veiksmīgās teorijas skaidrojumu verifikāciju, ja tie tiek pasniegti kā zinātniski reālistiski, patiesi aprakstoši dabisko pasauli.

Matērija ir enerģija?

Runas par elementārdaļiņu fiziķiem, kas pārbauda teorētisko fiziķu prognozētās daļiņas, saduroties daļiņām paātrinātājos, liek domāt, ka kvantu daļiņas ir sīkas Ņūtona daļiņas, kuras eksperimentatori uzlauž, lai atklātu to struktūru. Tā vietā, saduroties divām daļiņām ar noteiktu masu, ko mēra enerģijas izteiksmē kā elektronvoltus, tās var apvienoties daļiņā ar šo apvienoto masu/enerģiju, un iegūto daļiņu "novēro", lai noteiktu atbilstību prognozēm.

Fiziķu vidū nav pretrunu, ka visas daļiņas ir enerģija. Cilpu teorijas piekritēji, kas dažkārt konkurē ar stīgu teoriju, apgalvo, ka daļiņās pārvēršas pats telpiskais laiks. Tas, ka matērija ir īpašs enerģijas variants, bija Einšteina īpašās relativitātes teorijas sekas, un pēc tam Einšteins formalizēja masas un enerģijas ekvivalenci E=mc2. Saduroties pietiekami enerģiskiem fotoniem, tie var apvienoties un radīt matērijas un vielas radīšanu. Visām daļiņām ir antidaļiņas, un matērijas atomiem ir antimatērijas antiatomi, kuru savienošanās anihilē daļiņas un matēriju, atstājot enerģiju.

Iedvesmojoša attīstība ir spoguļsimetrijas atklāšana, saskaņā ar kuru Kalabi-Jau telpas mēdz būt pa pāriem, tādējādi risinājumus, kas iepriekš bija sarežģīti vienas virknes galējā vibrācijas režīmā, var atrisināt, izmantojot spoguļattēla Kalabi-Jau telpas ģeometriju tās pretējā diapazonā.

Stīgu teoriju parasti risina, izmantojot konformālo lauka teoriju - kvantu lauka teoriju 2D telpā. Ir apstiprināts, ka molekulas var sabrukt 2D telpā. Un elektrons, kas ilgi tika uzskatīts par elementāru daļiņu, acīmredzot sadalās trīs vienībās, kas atsevišķi nes elektronu trīs brīvības pakāpes, kad molekulas, kurās atrodas elektroni, tiek virzītas pa 1D ceļu.