Το ανήσυχο κυνήγι της κβαντικής βαρύτητας του Joe Polchinski
Ο Τζο Πολτσίνσκι, ο οποίος κέρδισε το Βραβείο Πρωτοπορίας του 2017 στη Θεμελιώδη Φυσική "για μετασχηματιστικές προόδους στην κβαντική θεωρία πεδίου, τη θεωρία χορδών και την κβαντική βαρύτητα", δεν μπορεί να καθίσει ήσυχος.
«Είμαι νευρικός», είπε στον Quanta σε ένα email. «Θα υπολογίσω στην καρέκλα μου για λίγο, μετά θα πάω στον μαυροπίνακα και μετά θα πάω μια βόλτα μέσα στο κτίριο». Στη συνέχεια, θα βρει ένα ήσυχο μέρος για να καθίσει ανάμεσα στους «πολλούς εξαιρετικούς χώρους» στο Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής Kavli (KITP) στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στη Σάντα Μπάρμπαρα, όπου εργάζεται για 25 χρόνια. Μετά, είπε, «ίσως μια βόλτα κατά μήκος των βράχων πάνω από τον ωκεανό».
Ο Polchinski έγραψε κυριολεκτικά το βιβλίο για τη θεωρία χορδών (έγραψε το σημαντικό εγχειρίδιο του 1998 Θεωρία χορδών ). Η «δεύτερη επανάσταση των υπερχορδών» στα μέσα έως τα τέλη της δεκαετίας του 1990 προέκυψε εν μέρει από μια θεοφάνεια που είχε τον Οκτώβριο του 1995. «Νομίζω ότι συνέβη στο γραφείο μου ή — ενδεχομένως — στο δρόμο προς το δωμάτιο των ανδρών», είπε. /P>
Η ξαφνική συνειδητοποίηση αφορούσε D-branes — ορισμένες μονοδιάστατες χορδές, δισδιάστατες μεμβράνες και αντικείμενα υψηλότερων διαστάσεων που, σύμφωνα με τη δουλειά του, κυματίζουν σε 10 χωροχρονικές διαστάσεις και βοηθούν στη διαμόρφωση των ιδιοτήτων του σύμπαντος. «Το βασικό χαρακτηριστικό των D-branes είναι ότι φέρουν ένα συγκεκριμένο φορτίο που τίποτα άλλο δεν φέρει. Αυτό προέκυψε από έναν συνδυασμό δύο εργασιών που είχα γράψει αρκετά χρόνια νωρίτερα», εξήγησε ο Polchinski. Η ανακάλυψη σήμαινε ότι οι D-branes ήταν βασικά συστατικά της θεωρίας χορδών, που προβλέπονταν από τις μαθηματικές δυαδότητες που συνδέουν διαφορετικές εκδοχές της θεωρίας μεταξύ τους. Οι D-branes πρόσθεσαν μια πλούσια νέα μαθηματική δομή στη θεωρία και επέτρεψαν στους ερευνητές να κατασκευάσουν κοσμολογικά μοντέλα που αντιμετώπιζαν τον τρισδιάστατο ιστό του σύμπαντος ως γιγάντιο D-brane.
Στις αρχές της δεκαετίας του 2000, ο Polchinski και ο Raphael Bousso, τώρα στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ, εγκαινίασαν ένα άλλο, πιο αγωνιώδες κεφάλαιο στην ιστορία της θεωρίας χορδών. Υπολογίζοντας ότι η θεωρία επιτρέπει ένα ιλιγγιώδες «τοπίο» περίπου 10 διαφορετικών λύσεων, διέψευσαν τις ελπίδες ότι οι ιδιότητες του σύμπαντός μας θα μπορούσαν να εξηγηθούν ως αναπόφευκτες, μοναδικές συνέπειες μιας υποκείμενης θεμελιώδους θεωρίας.
Ο Polchinski ανακάτεψε ξανά το δοχείο το 2012 ανακαλύπτοντας ένα παράδοξο σχετικά με τη φύση των μαύρων τρυπών. Το "επιχείρημα του τείχους προστασίας", όπως λέγεται - που αναπτύχθηκε με τους Ahmed Almheiri, Donald Marolf και James Sully - "έλαβε μορφή σε διάστημα τριών μηνών και περιλάμβανε πολλές συζητήσεις, σε γραφεία και χώρους σεμιναρίων γύρω από το κτίριο KITP", είπε.
«Το πρώτο πράγμα που πρέπει να γνωρίζουμε είναι ότι οι δύο μεγάλες θεωρίες της φυσικής (κβαντική μηχανική και γενική σχετικότητα) λειτουργούν πολύ καλά στις περισσότερες περιπτώσεις, αλλά σε ακραίες περιπτώσεις όπως η αρχή της Μεγάλης Έκρηξης δεν ξέρουμε πώς να τις ταιριάξουμε μεταξύ τους», δήλωσε ο Polchinski. είπε. «Οι μαύρες τρύπες είναι ένα εξαιρετικό πεδίο δοκιμών για αυτό. Το παράδοξο του τείχους προστασίας φαίνεται να λέει ότι μία από τις δύο θεωρίες πρέπει να τροποποιηθεί και ότι το αποτέλεσμα είναι ότι το εσωτερικό της μαύρης τρύπας αντικαθίσταται από ένα τείχος κβαντικών μπιτ». Είναι ένα δραματικό και — για κάποιους — δυσάρεστο συμπέρασμα, ωστόσο οι θεωρητικοί δυσκολεύονται να δουν τον τρόπο γύρω από τα τείχη προστασίας της μαύρης τρύπας.
Ο Polchinski, 63 ετών, διαγνώστηκε με καρκίνο στον εγκέφαλο στα τέλη του 2015. «Έγραψα την αυτοβιογραφία μου όσο αναρρώνω», είπε. "Συνεχίζω να σκέφτομαι το τείχος προστασίας και άλλες ερωτήσεις."
