Η βασική παραδοχή της θεωρίας των υπερχορδών (Super-strings) είναι ότι όλα τα σωματίδια δεν είναι σημειακά αλλά έχουν μονοδιάστατη υπόσταση. Είναι μικροσκοπικές χορδές, μεγέθους 1 string = Θ (10-30 cm), μεγέθους δηλαδή περίπου είκοσι τάξεις μικρότερες από τη διάσταση του ατομικού πυρήνα (10-13 cm). Το λιλιπούτειο μέγεθος των υπερχορδών οφείλεται στη στενή σχέση που υπάρχει μεταξύ των υπερχορδών και της παγκόσμιας (βαρυτικής) σταθεράς του Νεύτωνα G8: 1string = θ(vGN) = θ (10-30 cm). Το πρόθεμα υπερ (Super) αναφέρεται στην υπερσυμμετρία (Supersymmetry), που είναι sine qua non για την αυτοσυνέπεια των υπερχορδών.
Η πρώτη επανάσταση. λοιπόν, με τη θεωρία των υπερχορδών έγινε το 1984 (και χρησιμοποιήσαμε γι’ αυτό τη λεγόμενη θεωρία των διαταραχών), όμως, όπως συμβαίνει σχεδόν σε κάθε είδους επανάσταση, μετά τα πρώτα βήματα χρειάστηκε αναπροσαρμογή. Καταλάβαμε πως η θεωρία των υπερχορδών περιείχε αναγκαστικά μέσα της κάτι το μη διαταρακτικό. ‘Ετσι το 1994 έγινε η δεύτερη επανάσταση, με τις μη διαταρακτικές μεθόδους, όταν ανακαλύψαμε ότι οι «λύσεις» της αρχικής εξίσωσης του Πολυσύμπαντος είχαν έντεκα διαστάσεις και συνδέονταν μεταξύ τους με ορισμένες «συμμετρίες», που ονομάζονται dualities (δυϊκότητες).
Σύμφωνα με τη θεωρία των υπερχορδών, υπάρχουν έντεκα διαστάσεις. Πρέπει να πούμε ωστόσο ότι η ενδέκατη διάσταση ενώνεται με τη δέκατη με προκαθορισμένο τρόπο, ο οποίος μας είναι γνωστός και προκύπτει από τα μαθηματικά της θεωρίας. Απομένουν έτσι δέκα τελικές διαστάσεις. Στο δικό μας Σύμπαν αντιλαμβανόμαστε μόνο τις τέσσερις —τρεις διαστάσεις χώρου και μία χρονική—, επειδή οι υπόλοιπες έξι χωρικές έχουν «διπλωθεί», όπως λέμε, σε εξαιρετικά μικροσκοπικούς χώρους. Τους χώρους αυτούς τους ονομάζουμε Calabi-Yau, από τον Ιταλό Εugenίο Calabi Και τον Κινέζο Shίng Τυηg Yaυ, τους δυο μαθηματικούς που τους ανακάλυψαν μεταξύ των δεκαετιών ’50-’70, χωρίς ωστόσο να γνωρίζουν τη μελλοντική αξία τους.
Ο λόγος που στο δικό μας σύμπαν υπάρχουν έξι “διπλωμένες” διαστάσεις, και όχι επτά ή μία, ή κάποιος άλλος αριθμός, είναι καθαρά τυχαίος. Ωστόσο, ο τρόπος που έγινε το «δίπλωμά» τους δεν είναι τυχαίος. Με βάση αυτές τις δέκα τελικές διαστάσεις, ο συνολικός αριθμός των συνδυασμών «ανοιχτών-διπλωμένων» που μπορεί να προκύψουν είναι 10506. Με άλλα λόγια, υπάρχουν 10506 πιθανά διαφορετικά είδη συμπάντων. Ο λόγος που χρησιμοποιούμε τη λέξη «πιθανά» είναι γιατί πάντα υπάρχει η έστω και απειροελάχιστη πιθανότητα κάποιος από αυτούς τους συνδυασμούς να μην έχει «προκύψει», άρα να μην έχει δημιουργηθεί το αντίστοιχο σύμπαν. Τα σύμπαντα που θα μπορούσαν να υπάρξουν αλλά δεν δημιουργήθηκαν ποτέ, η Θεωρητική φυσική τα θεωρεί «αποτυχημένα». Από την άλλη, όσα υπάρχουν είναι «επιτυχημένα», και ο όποιος συνδυασμός ανοιχτών-διπλωμένων διαστάσεων υφίσταται, είναι αυτός ο οποίος δίνει τους φυσικούς νόμους που ισχύουν σε αυτό. Είναι πολύ εύκολο να συνειδητοποιήσουμε ξεκάθαρα ότι οι μικροσκοπικοί, διπλωμένοι, εξαδιάστατοι «χωρίσκοι», που προβλέπουν οι υπερχορδές, καθορίζουν τους φυσικούς νόμους του τετρα-διάστατου σύμπαντός μας. Αυτό συμβαίνει ως εξής: Τα διάφορα σωματίδια/πεδία που εμφανίζονται στο Σύμπαν μας δεν κινούνται μόνο στις τρεις μεγάλες διαστάσεις, αλλά και στις έξι μικροσκοπικές/φραγμένες διαστάσεις. Επειδή οι μικροσκοπικές/διπλωμένες διαστάσεις έχουν καθορισμένο σχήμα, μόνο σωματίδια/πεδία με συγκεκριμένες ιδιότητες και αλληλεπιδράσεις μπορούν να «κυκλοφορούν», άρα οι φυσικοί νόμοι και οι φυσικές σταθερές αυτού του σύμπαντος εξαρτώνται άμεσα και ευθέως από τον τρόπο διπλώματος των έξτρα διαστάσεων. Διαφορετικό «δίπλωμα» των έξτρα διαστάσεων συνεπάγεται διαφορετικούς φυσικούς νόμους· αυτός είναι ο τρόπος που η φύση εφοδιάζει το καθένα από τα 10506 είδη συμπάντων με τους δικούς του φυσικούς νόμους. Εδώ νομίζω ότι ταιριάζει σε παράφραση η σκέψη με την οποία ο Δαρβίνος κλείνει την Καταγωγή των ειδών: «There is grandeur in this view οf the universe[s]» (Υπάρχει ένα μεγαλείο σ’ αυτή τη θεώρηση του σύμπαντος)…
Στο Πολυσύμπαν, η «αποτυχία» και η «επιτυχία» δεν έχουν σχέση με την ανθρώπινη τάση να χαρακτηρίζουμε κάτι «καλό» ή «κακό». Στο Πολυσύμπαν δεν υφίσταται τέτοιου είδους ηθικός διαχωρισμός.
Δεν γνωρίζουμε ακόμα πόσα σύμπαντα υπάρχουν φαίνεται πάντως εύλογο να υποθέσουμε ότι υπάρχουν όσα προβλέπει η θεωρητική φυσική.
Η στιγμή της δικαίωσης, η στιγμή που ήξερα πέρα από κάθε αμφιβολία ότι ήμασταν στον σωστό δρόμο, ήρθε έναν χρόνο μετά τη δημοσίευση του paper «Νο-scale Supergravity», στις αρχές Νοεμβρίου του 1984. Κατά σύμπτωση. ήταν και πάλι την ώρα του μεσημεριανού φαγητού στο εστιατόριο του CΕRΝ. Εκεί που καθόμουν, με πλησίασε ένας άλλος Ιταλός φυσικός, με τον οποίο δεν είχαμε ιδιαίτερη επαφή, και μου είπε: «πριν από λίγο ήρθε ένα paper στο γραφείο μου από τον Edward Witten, που θα σε χαροποιήσει πολύ. Ο Witten απέδειξε ότι πράγματι από τις υπερχορδές παίρνεις τη Νο-scαle Supergravity. Το απέδειξε όπως το κάνατε εσείς».
Ένιωσα τόση ευτυχία, ώστε ξαφνικά χόρτασα, παράτησα το φαγητό και τρέξαμε στο γραφείο του για να δω το paper με τα ίδια μου τα μάτια. Ήταν φανερό ότι η κοινότητα της φυσικής είχε μπει στον δρόμο για την Τελική Γνώση.
Είναι νομοτελειακό: στο τέλος θα κατανοήσουμε τα πάντα γύρω από τη Δημιουργία. Για την επιστήμη δεν έχει σημασία με ποιον τρόπο προοδεύουν τα πράγματα, ούτε ποια άτομα συμμετέχουν. Η μοναδική απαίτηση είναι να υπάρχει πρόοδος προς την Τελική Γνώση. Στο συγκεκριμένο χρονικό σημείο η δουλειά προχώρησε με αυτό τον τρόπο. Απώτατος στόχος και βαθιά λαχτάρα κάθε θεωρητικού Φυσικού είναι να βρει τη Βασική Εξίσωση της Δημιουργίας του Πολυσύμπαντος. Πρόκειται για μια μαθηματική διατύπωση της οποίας κάθε διαφορετική λύση αντιστοιχεί σε ξεχωριστό σύμπαν, όπως αυτό στο οποίο κατοικούμε εμείς. Αυτή η Βασική Εξίσωση είναι η πηγή των Πάντων η αιτία που υπάρχουμε όλοι μας και όλα τα 10506 «παράλληλα» σύμπαντα.
Μερικά από τα παράλληλα σύμπαντα Θα είναι ποικιλότροπα, όπως το δικό μας. Άλλα ενδέχεται να μην εμπεριέχουν τίποτα. Όσον αφορά τον χρόνο δημιουργίας τους, μερικά Θα «προέκυψαν» νωρίτερα. ενώ άλλα αργότερα από το δικό μας. Μερικά ίσως βρίσκονται εδώ, δίπλα μας, αλλά δεν μπορούμε να τα αντιληφθούμε, και πιθανότατα ούτε αυτά εμάς. Ορισμένες οντότητες σε μερικά από αυτά τα «παράλληλα σύμπαντα» θα έχουν την ίδια γνώση με μας, ότι δηλαδή υπάρχουν 10506 σύμπαντα, και ίσως κάνουν τις ίδιες συζητήσεις με τις δικές μας. Κάθε επιμέρους σύμπαν του γενικού Πολυσύμπαντος θα μπορούσε να παρομοιαστεί με τη βελόνα από το κλαδί ενός χριστουγεννιάτικου δέντρου, του οποίου όλες μαζί οι βελόνες είναι στραμμένες προς τη μία και μοναδική κορυφή του. Να μια πολύ ακριβής παρομοίωση για τη unified (ενοποιημένη) θεωρία.
Έχουν γίνει σημαντικά βήματα στην κατεύθυνση της εύρεσης της Βασικής Εξίσωσης. Για παράδειγμα, γνωρίζουμε τον δρόμο που θα χρειαστεί να ακολουθήσουμε προκειμένου να φτάσουμε σε αυτήν. Το καθοριστικό χαρακτηριστικό της είναι ότι πρέπει να διαθέτει «αυτοσυνέπεια».
Αυτή η απαραίτητη «αυτοσυνέπεια» μας ώθησε να διατυπώσουμε ως τελική θεωρία της Δημιουργίας των Πάντων τη θεωρία των υπερχορδών. Καθώς αναζητούσαμε έναν τρόπο ενοποίησης, της θεωρίας της σχετικότητας με τη φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων, μοιραία οδηγηθήκαμε στη θεωρία των υπερχορδών και σε όσα τη συνοδεύουν.
Αυτό που περιμένουμε τώρα πλέον είναι η πειραματική επιβεβαίωση. ‘Όλα όσα ήταν οι κεντρικές μας επιστημονικές αναζητήσεις τις προηγούμενες δεκαετίες είναι πλέον δεδομένα στο επίπεδο της θεωρίας, και το μόνο που απομένει είναι η πειραματική επαλήθευση. Τελευταία, με τους John Ellis, Μarcos Garcia και Keith Olίνe, ετοιμάζουμε μία εργασία (paper) με τον τίτλο: «From String το the LHC, via Νο-scale Inflation» (Από τις υπερχορδές στο LHC, μέσω no-scale πληθωρισμού). Δείχνουμε πως είναι δυνατό μέσα στο πλαίσιο της Νο-scale Supergravity, για την οποία μίλησα παραπάνω, να χρησιμοποιήσουμε κοσμολογικές παρατηρήσεις από το διαστημικό τηλεσκόπιο PLANCK, σε συνδυασμό με τα αποτελέσματα από το LHC, για να ελέγξουμε ευθέως μερικές όψεις της Θεωρίας υπερχορδών. Όταν συμβεί αυτό, θα έχουμε φτάσει στην ανακάλυψη της κορυφαίας των ανθρώπινων αναζητήσεων επί αιώνες.
Αμέσως μετά, θα αρχίσει η συζήτηση για το «τι θα γινόταν αν η Βασική Εξίσωση της Δημιουργίας ήταν άλλη από εκείνη που βρήκαμε». Επίσης, πολλοί περιμένουν μια οριστική εκτίμηση για το χρονικό σημείο εξέλιξης στο οποίο βρίσκεται σήμερα το Σύμπαν μας.
Το τελευταίο ερώτημα μάλλον δεν έχει και πολύ νόημα, αφού η έννοια του απόλυτου χρόνου δεν υφίσταται. Κάθε σύμπαν έχει τον δικό του χρόνο, ενώ το τέλος του δεν έχει ιδιαίτερη σημασία, δεδομένου ότι ουσιαστικά αντιπροσωπεύει μια νέα αρχή…
Δεν υπάρχουν σχόλια :
Δημοσίευση σχολίου