Στο Fake Universes, Evidence for String Theory
Τριάντα χρόνια έχουν περάσει από τότε που ένα ζευγάρι φυσικών, που δούλευαν μαζί μια θυελλώδη καλοκαιρινή νύχτα στο Άσπεν της Κολό, συνειδητοποίησαν ότι η θεωρία χορδών μπορεί να έχει αυτό που χρειάζεται για να είναι η «θεωρία των πάντων».
«Πρέπει να πλησιάζουμε πολύ», θυμάται ο Μάικλ Γκριν λέγοντας στον Τζον Σβαρτς καθώς ο κεραυνός μαινόταν και έβγαλαν μια απόδειξη της εσωτερικής συνέπειας της θεωρίας, «επειδή οι θεοί προσπαθούν να μας εμποδίσουν να ολοκληρώσουμε αυτόν τον υπολογισμό».
Τα μαθηματικά τους εκείνη τη νύχτα πρότειναν ότι όλα τα φαινόμενα στη φύση, συμπεριλαμβανομένων των φαινομενικά ασυμβίβαστων δυνάμεων της βαρύτητας και της κβαντικής μηχανικής, θα μπορούσαν να προκύψουν από τις αρμονικές μικροσκοπικών, δονούμενων βρόχων ενέργειας ή «χορδών». Το έργο προκάλεσε μια επανάσταση στη θεωρία χορδών και γέννησε μια γενιά ειδικών που πίστεψαν ότι χτυπούσαν την πόρτα της απόλυτης θεωρίας της φύσης. Σήμερα, όμως, δεν υπάρχει ακόμα απάντηση. Επειδή οι χορδές που λέγεται ότι τρέμουν στον πυρήνα των στοιχειωδών σωματιδίων είναι πολύ μικρές για να ανιχνευθούν —πιθανότατα ποτέ— η θεωρία δεν μπορεί να επιβεβαιωθεί πειραματικά. Ούτε μπορεί να διαψευσθεί:Σχεδόν κάθε παρατηρούμενο χαρακτηριστικό του σύμπαντος συνδέεται με το ατελείωτο ρεπερτόριο μελωδιών των εγχόρδων.
Η δημοσίευση της εργασίας των Green και Schwarz «έγινε πριν από 30 χρόνια αυτόν τον μήνα», έγραψε ο θεωρητικός χορδών και συγγραφέας δημοφιλών επιστημών Brian Greene στο Smithsonian Magazine τον Ιανουάριο, «καθιστώντας τη στιγμή ώριμη για τον απολογισμό:Η θεωρία χορδών αποκαλύπτει τους βαθείς νόμους της πραγματικότητας; Ή, όπως ισχυρίστηκαν ορισμένοι επικριτές, είναι ένας μαθηματικός αντικατοπτρισμός που παρέσυρε μια γενιά φυσικών;» Ο Greene δεν είχε καμία απάντηση, εκφράζοντας αμφιβολίες ότι η θεωρία χορδών θα «αντιμετωπίσει τα δεδομένα» στη διάρκεια της ζωής του.
Πρόσφατα, ωστόσο, ορισμένοι θεωρητικοί χορδών άρχισαν να αναπτύσσουν μια νέα τακτική που τους δίνει την ελπίδα να απαντήσουν κάποια μέρα σε αυτές τις ερωτήσεις. Χωρίς παραδοσιακά τεστ, αναζητούν την επικύρωση της θεωρίας χορδών με διαφορετική οδό. Χρησιμοποιώντας ένα περίεργο μαθηματικό λεξικό που μεταφράζεται μεταξύ των νόμων της βαρύτητας και των νόμων της κβαντικής μηχανικής, οι ερευνητές εντόπισαν ιδιότητες που ονομάζονται «συνθήκες συνέπειας» που λένε ότι κάθε θεωρία που συνδυάζει την κβαντική μηχανική και τη βαρύτητα πρέπει να πληροί. Και σε ορισμένους εξαιρετικά απλουστευμένους φανταστικούς κόσμους, ισχυρίζονται ότι έχουν βρει στοιχεία ότι οι μόνες συνεπείς θεωρίες της «κβαντικής βαρύτητας» περιλαμβάνουν χορδές.
Σύμφωνα με πολλούς ερευνητές, η εργασία παρέχει αδύναμη αλλά συγκεκριμένη υποστήριξη για την υποψία δεκαετιών ότι η θεωρία χορδών μπορεί να είναι η μόνη μαθηματικά συνεπής θεωρία της κβαντικής βαρύτητας ικανή να αναπαράγει τη γνωστή μορφή της βαρύτητας στην κλίμακα γαλαξιών, αστεριών και πλανητών, όπως συλλαμβάνεται από Η θεωρία της γενικής σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν. Και αν η θεωρία χορδών είναι η μόνη δυνατή προσέγγιση, τότε οι υποστηρικτές της λένε ότι πρέπει να είναι αληθινή — με ή χωρίς φυσικά στοιχεία. Η θεωρία χορδών, από αυτήν την άποψη, είναι «το μόνο παιχνίδι στην πόλη».
«Η απόδειξη ότι μια μεγάλη κατηγορία μοντέλων που μοιάζουν με χορδές είναι τα μόνα πράγματα που συνάδουν με τη γενική σχετικότητα και την κβαντομηχανική θα ήταν ένας τρόπος, σε κάποιο βαθμό, να το επιβεβαιώσουμε», δήλωσε ο Τομ Χάρτμαν, θεωρητικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο Κορνέλ που παρακολουθεί την πρόσφατη εργασία.
Εάν είναι επιτυχείς, οι ερευνητές αναγνωρίζουν ότι μια τέτοια απόδειξη θα θεωρηθεί ως αμφιλεγόμενη απόδειξη ότι η θεωρία χορδών είναι σωστή. «Το «Σωστό» είναι μια φορτωμένη λέξη», είπε ο Mukund Rangamani, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Durham στο Ηνωμένο Βασίλειο και συν-συγγραφέας μιας εργασίας που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στον ιστότοπο φυσικής προεκτύπωσης arXiv.org που βρίσκει στοιχεία για την «καθολικότητα των χορδών» στο μια κατηγορία φανταστικών συμπάντων.
Μέχρι στιγμής, οι θεωρητικοί έχουν δείξει ότι η θεωρία χορδών είναι το μόνο «παιχνίδι» που πληροί ορισμένες συνθήκες σε «πόλεις» πολύ διαφορετικές από το σύμπαν μας, αλλά είναι αισιόδοξοι ότι οι τεχνικές τους θα γενικευτούν σε κάπως πιο ρεαλιστικούς φυσικούς κόσμους. «Θα συνεχίσουμε να συγκεντρώνουμε στοιχεία για την εικασία της «καθολικότητας των χορδών» σε διαφορετικά περιβάλλοντα και για διαφορετικές κατηγορίες θεωριών», δήλωσε ο Alex Maloney, καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο McGill στο Μόντρεαλ και συν-συγγραφέας μιας άλλης πρόσφατης εργασίας που διαφημίζει στοιχεία για το εικασία, "και τελικά μια μεγαλύτερη εικόνα θα γίνει ξεκάθαρη."
Εν τω μεταξύ, εξωτερικοί εμπειρογνώμονες προειδοποιούν να μην βγουν βιαστικά συμπεράσματα με βάση τα μέχρι σήμερα ευρήματα. «Είναι σαφές ότι αυτές οι εργασίες είναι μια ενδιαφέρουσα προσπάθεια», δήλωσε ο Matt Strassler, επισκέπτης καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ που έχει εργαστεί στη θεωρία των χορδών και τη σωματιδιακή φυσική. «Αλλά αυτά δεν είναι πραγματικά αποδείξεις. αυτά είναι επιχειρήματα. Είναι υπολογισμοί, αλλά υπάρχουν λέξεις νυφίτσα σε ορισμένα σημεία.»
Οι υποστηρικτές του αντιπάλου της θεωρίας χορδών, μιας αουτσάιντερ προσέγγισης που ονομάζεται «κβαντική βαρύτητα βρόχου», πιστεύουν ότι το έργο έχει λίγα να μας διδάξει για τον πραγματικό κόσμο. «Θα πρέπει να προσπαθήσουν να λύσουν τα προβλήματα της θεωρίας τους, τα οποία είναι πολλά», είπε ο Carlo Rovelli, ερευνητής κβαντικής βαρύτητας βρόχου στο Κέντρο Θεωρητικής Φυσικής στη Μασσαλία της Γαλλίας, «αντί να προσπαθούν να κερδίσουν βαθμούς κηρύσσοντας ότι είναι "το μόνο παιχνίδι στην πόλη."
Θεωρία Μυστηρίου
Τον περασμένο αιώνα, οι φυσικοί έχουν εντοπίσει τρεις από τις τέσσερις δυνάμεις της φύσης - ισχυρές, αδύναμες και ηλεκτρομαγνητικές - στην προέλευσή τους με τη μορφή στοιχειωδών σωματιδίων. Μόνο η βαρύτητα παραμένει ελεύθερη. Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν, στη θεωρία της γενικής σχετικότητας, έριξε τη βαρύτητα ως ομαλές καμπύλες στο χώρο και στο χρόνο:Ένα μήλο πέφτει προς τη Γη επειδή το χωροχρονικό ύφασμα στρεβλώνεται κάτω από το βάρος του πλανήτη. Αυτή η εικόνα αποτυπώνει τέλεια τη βαρύτητα σε μακροσκοπικές κλίμακες.
Αλλά σε αρκετά μικρά βήματα, ο χώρος και ο χρόνος χάνουν το νόημα, και οι νόμοι της κβαντικής μηχανικής - στην οποία τα σωματίδια δεν έχουν συγκεκριμένες ιδιότητες όπως "θέση", μόνο πιθανότητες - κυριαρχούν. Οι φυσικοί χρησιμοποιούν ένα μαθηματικό πλαίσιο που ονομάζεται κβαντική θεωρία πεδίου για να περιγράψουν τις πιθανολογικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των σωματιδίων. Μια κβαντική θεωρία της βαρύτητας θα περιέγραφε την προέλευση της βαρύτητας σε σωματίδια που ονομάζονται «γκραβιτόνια» και θα αποκάλυπτε πώς η συμπεριφορά τους κλιμακώνεται για να παράγει τις καμπύλες χωροχρόνου της γενικής σχετικότητας. Αλλά η ενοποίηση των νόμων της φύσης με αυτόν τον τρόπο έχει αποδειχθεί εξαιρετικά δύσκολη.
Η θεωρία χορδών πρωτοεμφανίστηκε τη δεκαετία του 1960 ως πιθανή εξήγηση για το γιατί τα στοιχειώδη σωματίδια που ονομάζονται κουάρκ δεν υπάρχουν ποτέ μεμονωμένα, αλλά αντίθετα συνδέονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν πρωτόνια, νετρόνια και άλλα σύνθετα «αδρόνια». Η θεωρία υποστήριζε ότι τα κουάρκ δεν μπορούν να αποκολληθούν επειδή σχηματίζουν τα άκρα των χορδών αντί να είναι ελεύθερα αιωρούμενα σημεία. Αλλά το επιχείρημα είχε ένα ελάττωμα:ενώ ορισμένα αδρόνια αποτελούνται από ζεύγη κουάρκ και αντι-κουάρκ και εύλογα μοιάζουν με χορδές, τα πρωτόνια και τα νετρόνια περιέχουν τρία κουάρκ το καθένα, επικαλούμενοι την άσχημη και αβέβαιη εικόνα μιας χορδής με τρία άκρα. Σύντομα, μια διαφορετική θεωρία για τα κουάρκ εμφανίστηκε. Αλλά οι ιδέες πεθαίνουν δύσκολα και ορισμένοι ερευνητές, συμπεριλαμβανομένου του Green, τότε στο Πανεπιστήμιο του Λονδίνου και του Schwarz, στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια, συνέχισαν να αναπτύσσουν τη θεωρία χορδών.
Τα προβλήματα συσσωρεύτηκαν γρήγορα. Προκειμένου οι δονήσεις των χορδών να έχουν φυσικό νόημα, η θεωρία απαιτεί πολλές περισσότερες χωρικές διαστάσεις από το μήκος, το πλάτος και το βάθος της καθημερινής εμπειρίας, αναγκάζοντας τους θεωρητικούς χορδών να υποθέσουν ότι έξι επιπλέον διαστάσεις πρέπει να συνδέονται σε κάθε σημείο του ιστού της πραγματικότητας. , σαν το σωρό ενός χαλιού. Και επειδή καθένας από τους αναρίθμητους τρόπους δέσμευσης των επιπλέον διαστάσεων αντιστοιχεί σε διαφορετικό μακροσκοπικό μοτίβο, σχεδόν κάθε ανακάλυψη που γίνεται για το σύμπαν μας μπορεί να φαίνεται συμβατή με τη θεωρία χορδών, ακρωτηριάζοντας την προγνωστική της δύναμη. Επιπλέον, όπως είχαν τα πράγματα το 1984, όλες οι γνωστές εκδοχές της θεωρίας χορδών περιλάμβαναν έναν παράλογο μαθηματικό όρο γνωστό ως "ανωμαλία".
Το θετικό είναι ότι οι ερευνητές συνειδητοποίησαν ότι ένας συγκεκριμένος τρόπος δόνησης της χορδής ταιριάζει στο προφίλ ενός γκραβιτόν, του πολυπόθητου κβαντικού φορέα της βαρύτητας. Και εκείνη τη θυελλώδη νύχτα στο Άσπεν το 1984, ο Γκριν και ο Σβαρτς ανακάλυψαν ότι το βαρυτόνιο συνέβαλε με έναν όρο στις εξισώσεις που, για μια συγκεκριμένη εκδοχή της θεωρίας χορδών, ακύρωσαν ακριβώς την προβληματική ανωμαλία. Το εύρημα αύξησε την πιθανότητα ότι αυτή η έκδοση ήταν η μία, αληθινή, μαθηματικά συνεπής θεωρία της κβαντικής βαρύτητας και βοήθησε να ξεκινήσει ένα κύμα δραστηριότητας γνωστό ως «η επανάσταση της πρώτης υπερχορδής».
Αλλά πέρασε μόνο ένας χρόνος πριν πιστοποιηθεί επίσης μια άλλη έκδοση της θεωρίας χορδών χωρίς ανωμαλίες. Συνολικά, πέντε συνεπείς θεωρίες χορδών ανακαλύφθηκαν μέχρι το τέλος της δεκαετίας. Κάποιοι αντιλήφθηκαν τα σωματίδια ως κλειστές χορδές, άλλοι τις περιέγραψαν ως ανοιχτές χορδές με κρεμαστά άκρα και άλλοι γενίκευσαν την έννοια της χορδής σε αντικείμενα υψηλότερων διαστάσεων γνωστά ως «D-branes», τα οποία μοιάζουν με μεμβράνες που τρέμουν σε οποιονδήποτε αριθμό διαστάσεων. Πέντε θεωρίες χορδών φαινόταν ντροπή του πλούτου.
Η επόμενη σημαντική ανακάλυψη ήρθε το 1995, όταν ο Edward Witten από το Institute for Advanced Study στο Princeton, N.J., υποστήριξε σε μια διάσημη διάλεξη ότι και οι πέντε θεωρίες χορδών συνδέονται μαθηματικά και πρέπει να είναι κομμάτια της ίδιας γενικής κύριας θεωρίας. Ο Witten το ονόμασε M-theory. Το M φαίνεται ότι αρχικά αναφερόταν σε μεμβράνες, αλλά ο Witten υποστήριξε ότι η αληθινή σημασία του M περιμένει μια καλύτερη κατανόηση της θεωρίας, η οποία φαίνεται να ξεπερνά το άθροισμα των γνωστών μερών της. «Υπήρχε ένα τρεχούμενο αστείο που σημαίνει «μυστήριο»», είπε ο Steve Carlip, ειδικός στην κβαντική βαρύτητα στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Davis. Οτιδήποτε M αντιπροσωπεύει, αυτή η μητέρα όλων των εκδηλώσεων της θεωρίας χορδών αποκατέστησε το όνειρο της ενοποίησης.
«Οι άνθρωποι είχαν περάσει δεκαετίες μελετώντας διαφορετικούς τύπους θεωριών χορδών και βρήκαν ότι υπήρχαν μόνο λίγες συνεπείς και ήταν το ίδιο πράγμα», είπε ο Strassler. «Θα μπορούσατε να πείτε, ίσως αυτό είναι το μόνο πράγμα που μπορεί να υπάρχει. Ίσως υπάρχει μόνο μία θεωρία κβαντικής βαρύτητας και η θεωρία Μ είναι αυτή."
Σύμπαντα Fisheye
Δύο χρόνια μετά την πρόταση του Witten για τη θεωρία Μ, ο Αργεντινός-Αμερικανός φυσικός Juan Maldacena βρήκε μια ακόμη εκπληκτική σχέση, αυτή τη φορά μεταξύ χορδών και σημειακών σωματιδίων. Το έργο του Maldacena πρότεινε ότι υπό ορισμένες συνθήκες, μια θεωρία που περιλαμβάνει τη βαρύτητα, είτε είναι θεωρία χορδών είτε άλλη, μπορεί να μεταφραστεί απευθείας σε μια κβαντική θεωρία πεδίου που δεν έχει βαρύτητα.
Στην απλούστερη εκδήλωση της θεωρίας, οι «ορισμένες συνθήκες» απαιτούν ένα φανταστικό τοπίο γνωστό ως χώρος anti-de Sitter (AdS), ο οποίος μοιάζει με χαρτί γραφήματος που φαίνεται μέσα από έναν φακό fisheye, με τα τετράγωνα να γίνονται όλο και μικρότερα προς το όριο. Μια θεωρία που περιγράφει πώς λειτουργεί η βαρύτητα σε έναν χώρο AdS μπορεί να μεταφραστεί σε μια ισοδύναμη «θεωρία σύμφωνου πεδίου» (CFT) που αντιπροσωπεύει σημειακά σωματίδια στα όρια αυτού του σύμπαντος. Αυτή η σύνδεση επιτρέπει στους ερευνητές να μελετήσουν την κβαντική βαρύτητα διερευνώντας την αντίστοιχη CFT. Για παράδειγμα, μπορούν να παίξουν με CFT για να υπολογίσουν τις ιδιότητες των θεωριών κβαντικής βαρύτητας στον χώρο «AdS3» — ένα σύμπαν fisheye με δύο χωρικές διαστάσεις συν χρόνο. "Ο στόχος της εύρεσης της κβαντικής βαρύτητας στο AdS3 θα μπορούσε να μεταφραστεί στην εύρεση της σωστής σύμμορφης θεωρίας πεδίου", δήλωσε ο Rangamani.
Στις δύο πιο πρόσφατες δημοσιεύσεις, που δημοσιεύτηκαν μέσα σε λίγες μέρες η μία από την άλλη τον Δεκέμβριο, ξεχωριστές ομάδες με επικεφαλής τον Rangamani και τον Maloney ξεκίνησαν να μελετήσουν τα θεμελιώδη αντικείμενα (είτε είναι χορδές είτε άλλα) σε μια κατηγορία απλών συμπάντων AdS3. Διαπίστωσαν ότι καθώς αυτά τα σύμπαντα θερμαίνονται εξαιρετικά, τα αντικείμενα μέσα τους θα περνούν από έναν εκθετικά αυξανόμενο αριθμό πιθανών «καταστάσεων».
Αυτή η συμπεριφορά είναι ακριβώς αυτό που θα περίμενε κανείς αν οι χορδές ήταν τα θεμελιώδη αντικείμενα σε αυτά τα σύμπαντα. Ένα θερμότερο σύμπαν επιτρέπει στις χορδές να δονούνται και να τακτοποιούνται με νέους τρόπους, και έτσι ένα καυτό σύμπαν με χορδές θα έχει πολλές καταστάσεις. Τα σημειακά σωματίδια, αντίθετα, παρουσιάζουν πολύ λιγότερη ποικιλία σε υψηλές θερμοκρασίες. «Αποκτούμε έναν τεράστιο αριθμό πολιτειών», είπε ο Christoph Keller, μεταδιδακτορικός υπότροφος στη φυσική στο Πανεπιστήμιο Rutgers και συν-συγγραφέας μιας εργασίας με τον Maloney και τον Alex Belin. «Καταρχήν, είναι κατανοητό ότι υπάρχει μια άλλη θεωρία εκεί έξω που δεν είναι η θεωρία χορδών που έχει επίσης πολλές καταστάσεις. Δεν γνωρίζουμε κανένα τέτοιο παράδειγμα."
Κάποιοι υποστηρίζουν ότι αυτή η ορχήστρα καταστάσεων σε υψηλές θερμοκρασίες ενισχύει την άποψη για την καθολικότητα των θεωριών κβαντικής βαρύτητας χορδών ή «χορδών» στο AdS3. "Κανείς δεν πάει τόσο μακριά να πει ότι η θεωρία χορδών είναι το μόνο πράγμα που μπορεί να προκύψει από αυτές τις συνθήκες συνέπειας, αλλά υπάρχουν ενδείξεις ότι είναι κάτι σαν χορδές", είπε ο Χάρτμαν.
Οι «λέξεις νυφίτσας» στα επιχειρήματα των συγγραφέων, σύμφωνα με τον Strassler, περιστρέφονται γύρω από το γεγονός ότι δεν υπολόγισαν την ακριβή πυκνότητα των καταστάσεων σε ορισμένες από τις πιο περίπλοκες περιπτώσεις, αλλά απλώς έδειξαν ότι ο αριθμός ήταν υψηλότερος από τον αναμενόμενο για ένα σύμπαν που αποτελείται των σημειακών σωματιδίων. «Και απλώς βρίσκοντας μια αυστηρή πυκνότητα καταστάσεων - δεν ξέρω αν υπάρχει απόδειξη σε αυτό», είπε ο Strassler. "Αυτό είναι μόνο ένα ακίνητο."
Εν τω μεταξύ, οι ερευνητές της κβαντικής βαρύτητας βρόχου αντιτίθενται στην ίδια την υπόθεση ότι τα αποτελέσματα σχετικά με το AdS3 δίνουν οποιαδήποτε υπόδειξη σχετικά με τη φύση της κβαντικής βαρύτητας στο δικό μας σύμπαν. Σημειώνουν ότι η ίδια η αντιστοιχία AdS/CFT δεν έχει αποδειχθεί — είναι απλώς μια εικασία (αν και με ευρεία υποστήριξη). Το πιο σημαντικό είναι ότι ο χώρος του AdS διαφέρει πολύ από τον επίπεδο χώρο και τα σύμπαντα με δύο χωρικές διαστάσεις είναι πολύ πιο απλά από αυτά με τρεις. «Ο κόσμος δεν είναι 2+1-διάστατος», είπε ο Lee Smolin, ιδρυτικό και ανώτερο στέλεχος του Ινστιτούτου Perimeter στο Waterloo του Οντάριο, και ένας από τους ιδρυτές της κβαντικής βαρύτητας βρόχου. «Και ακόμη και σε αυτήν την περίπτωση, υπάρχουν εδώ και πολύ καιρό αντιπαραδείγματα στην εικασία της καθολικότητας χορδών, με τη μορφή πλήρως επεξεργασμένων διατυπώσεων κβαντικής βαρύτητας που δεν έχουν καμία σχέση με τη θεωρία χορδών». (Οι θεωρητικοί χορδών υποστηρίζουν ότι αυτές οι συγκεκριμένες θεωρίες βαρύτητας 2+1 διαφέρουν από την κβαντική βαρύτητα στον πραγματικό κόσμο με σημαντικό τρόπο.)
Ωστόσο, οι ερευνητές έχουν επίσης εφαρμόσει την αντιστοιχία AdS/CFT στην κβαντική βαρύτητα στο AdS4 — ένα σύμπαν fisheye, αλλά με τον ίδιο αριθμό διαστάσεων με το δικό μας. Το 2011, ο Maldacena, τώρα καθηγητής στο Ινστιτούτο Προηγμένων Μελετών, και ο μαθητής του τότε, Alexander Zhiboedov, βρήκαν στοιχεία ότι οι θεωρίες χορδών είναι οι μόνες θεωρίες κβαντικής βαρύτητας με ένα συγκεκριμένο χαρακτηριστικό που αναπαράγουν τη γενική σχετικότητα σε μεγάλη κλίμακα. Οι ερευνητές προχώρησαν περαιτέρω σε μια εργασία του 2014, υποστηρίζοντας ότι σε οποιονδήποτε αριθμό διαστάσεων και γεωμετριών χωροχρόνου, μόνο οι θεωρίες με μια συγκεκριμένη ιδιότητα χορδής ικανοποιούν την αιτιότητα ή την έννοια που προκαλεί προηγούμενα αποτελέσματα. "Αυτό θα περίμενε κανείς με βάση την υπόθεση ότι η θεωρία χορδών είναι το μόνο παιχνίδι στην πόλη", είπε ο Zhiboedov, ο οποίος είναι τώρα μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ.
Τα μέχρι σήμερα αποτελέσματα φαίνεται να υποστηρίζουν την ύπαρξη θεωριών που μοιάζουν με χορδές, τουλάχιστον περιστασιακά. Σύμφωνα με τους θεωρητικούς χορδών, οι θεωρίες που μοιάζουν με χορδές φαίνονται κάπως πιθανό να είναι θεωρίες χορδών, καθώς είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς ένα αντικείμενο που δονείται σαν χορδή αλλά δεν είναι. Αλλά τότε, τι μετράει ως θεωρία χορδών, ούτως ή άλλως; Τι είναι η θεωρία Μ; Οι κριτικοί έχουν επισημάνει ότι κανείς δεν ξέρει πώς να χρησιμοποιήσει τη θεωρία Μ για να απαντήσει σε όλες τις ερωτήσεις που μπορεί να κάνει κανείς σχετικά με την κβαντική βαρύτητα ή για να δείξει πώς λειτουργεί η φύση σε όλες τις καταστάσεις. Οι θεωρητικοί χορδών μπορεί να πειστούν ότι χτυπούν τη σωστή πόρτα, χωρίς να μάθουν τι ακριβώς κρύβεται πίσω από αυτήν.
Μέχρι στιγμής, έχουν επιλέξει και έχουν επιλέξει ειδικούς, μαθηματικά προσαρμόσιμους χώρους δοκιμών για τους υπολογισμούς τους. «Δεν υπάρχει τίποτα κακό σε αυτό», είπε ο Carlip, ο οποίος θεωρεί τον εαυτό του έναν «μη ευθυγραμμισμένο» ειδικό της κβαντικής βαρύτητας. Στην πειραματική φυσική, «κάνεις τα πειράματα που μπορείς να κάνεις και όχι αυτά που δεν μπορείς». Το ερώτημα, είπε ο Carlip, είναι "σε ποιο βαθμό τα αποτελέσματα είναι γενικές ιδιότητες της κβαντικής βαρύτητας και σε ποιο βαθμό είναι το αποτέλεσμα αυτών των συγκεκριμένων απλοποιήσεων."
Οι θεωρητικοί χορδών φαίνεται να αναμένουν ότι θα συνεχίσουν να εμφανίζονται αυστηρά αποτελέσματα όταν εφαρμόζουν το εργαλείο AdS/CFT σε πιο γενικές κατηγορίες φανταστικών κόσμων. (Λένε ότι θα ήταν εξίσου ενθουσιασμένοι να βρουν στοιχεία κατά της καθολικότητας των χορδών.) Μια πλήρης απόδειξη ότι κάθε θεωρία κβαντικής βαρύτητας στο χώρο του AdS είναι μια θεωρία με χορδές θα ήταν, σύμφωνα με τον Maloney, «εξαιρετικά ισχυρή απόδειξη» ότι το ίδιο ισχύει σε γεωμετρικά επίπεδα σύμπαντα όπως το δικό μας.
Ωστόσο, η απόδειξη σε επίπεδα σύμπαντα θα απαιτήσει εντελώς νέα εργαλεία. Το σύμπαν μας δεν έχει χωρικά όρια όπως έχει ο χώρος AdS. τα όριά του βρίσκονται στο μελλοντικό τέλος του χρόνου. Η ανάπτυξη ενός εργαλείου τύπου AdS/CFT για τη γεωμετρία του σύμπαντός μας παραμένει σε αρχικό στάδιο. Ο δρόμος προς την πλήρη απόδειξη —ή διάψευση— της καθολικότητας των χορδών είναι μακρύς. Αυτή τη στιγμή, είπε ο Zhiboedov, «αυτή είναι μια πεποίθηση, ένα όνειρο, μια προσδοκία. Είναι ένα συναίσθημα που βασίζεται στη δουλειά σε αυτόν τον τομέα."
Διόρθωση:Αυτό το άρθρο αναθεωρήθηκε στις 21 Φεβρουαρίου 2015, για να διορθώσει τον τίτλο του Lee Smolin. Είναι ιδρυτικό και ανώτερο μέλος ΔΕΠ στο Perimeter Institute στο Waterloo του Οντάριο.
Σημείωση:Αυτό το άρθρο ενημερώθηκε την 1η Μαρτίου 2015, για να παρέχει πρόσθετο πλαίσιο σχετικά με τις 2+1 θεωρίες κβαντικής βαρύτητας.
