Kríza teórie strún: Pohľad Leonarda Susskinda

Nedávno som sa dostal k fascinujúcemu rozhovoru s Leonardom Susskindom, uznávaným teoretickým fyzikom a jedným z otcov teórie strún. V ňom, v spolupráci s Curtom Jaimungalom, Susskind otvorene hovorí o súčasných výzvach, ktorým čelí teória strún, a o tom, ako sa fyzici snažia nájsť nové cesty k pochopeniu základných zákonov vesmíru. Rozhovor je plný zaujímavých myšlienok o kvantovej mechanike, de Sitter priestore, holografickom princípe a potrebe otvoriť sa novým, netradičným nápadom.

Kľúčové poznatky

• Teória strún narazila na limity: Susskind priznal, že teória strún v súčasnosti neprináša očakávané výsledky a mnohí fyzici sú z toho znepokojení.
• Problém s krajinou riešení: Teória strún generuje ohromujúci počet (10^50) možných riešení, čo komplikuje identifikáciu správneho popisu nášho vesmíru – tzv. problém krajiny.
• Výzva de Sitter priestoru: Susskind sa zameriava na pochopenie kvantovej mechaniky v de Sitter priestore (expanzívny priestor poháňaný temnou energiou), čo predstavuje výraznú odlišnosť oproti lepšie pochopenému anti-de Sitter priestoru.
• Potreba nových prístupov: Fyzici potrebujú prekonať existujúce teórie a preskúmať nové prístupy k zjednoteniu kvantovej mechaniky a gravitácie.
• Dôležitosť otvorených nápadov: Susskind zdôrazňuje potrebu skúmania nekonvenčných myšlienok, aj keď sa zdajú ťažké alebo nepravdepodobné na úspech.

Teória strún: Úspechy a prekážky

Teória strún je ambiciózna snaha o vytvorenie jednotnej teórie, ktorá by spájala všeobecnú relativitu (popisujúcu gravitáciu a veľké štruktúry vesmíru) s kvantovou mechanikou (popisujúcou správanie častíc na subatomárnej úrovni). A hoci sa jej podarilo dosiahnuť určité úspechy, napríklad v kombinácii týchto dvoch základných teórií a poskytnutí pohľadov na čierne diery, stretla sa s vážnymi problémami.

Jedným z hlavných prekážok je takzvaný problém krajiny. Teória strún predpovedá obrovské množstvo možných riešení (tzv. vákuum), ktoré by mohli popísať náš vesmír. Každé z týchto riešení zodpovedá inému fyzikálnemu svetu s odlišnými vlastnosťami, ako sú rôzne hodnoty konštánt alebo hmotnosti elementárnych častíc. Výber správneho riešenia, ktoré opisuje náš konkrétny vesmír, sa ukazuje ako nesmierne ťažký problém.

De Sitter priestor a holografický princíp

Ďalšou kľúčovou výzvou je pochopenie kvantovej mechaniky v de Sitter priestore. Tento typ priestoru sa vyznačuje exponenciálnym rozšírením, ktoré je poháňané temnou energiou. Rozdiel oproti anti-de Sitter priestoru spočíva v tom, že v ňom neexistujú okraje alebo hranice. Holografický princíp, ktorý hovorí, že celý priestor môže byť popísaný informáciami uloženými na jeho hranici, funguje dobre pre anti-de Sitter priestory, ale nie pre de Sitter priestory. To vyžaduje vývoj nových teórií bez hraníc.

Inflácia a testovateľnosť

Rozhovor sa dotkol aj témy inflácie – kozmologického modelu, ktorý popisuje rýchle rozšírenie vesmíru v raných fázach jeho existencie. Susskind uviedol kritiku inflačnej teórie od Penrosea a Steinhardtovej, ktorí tvrdia, že inflácia len posúva problém jemného doladenia (fine-tuning) na špecifické počiatočné podmienky namiesto toho, aby ho vyriešila.

Testovateľnosť je ďalším dôležitým aspektom fyzikálnych teórií. Susskind naznačil, že meranie zakrivenosti priestoru by mohlo potenciálne vyvrátiť niektoré z týchto modelov, ak by sa ukázalo, že vesmír má kladnú zakrivenosť. Ďalšou možnosťou je hľadať stopy po kolízii s inými vesmírmi v Kozmickom mikrovlnnom pozadí (CMB).

Otvorenosť a budúcnosť fyziky

Susskind zdôrazňuje potrebu otvoriť sa novým, nekonvenčným myšlienkam vo vede. Varuje pred prílišnou dôverou v konsenzus názorov a nabáda mladých fyzikov, aby nasledovali svoju zvedavosť a nevzdávali sa hľadania nových riešení, aj keď sa zdajú náročné alebo nepravdepodobné.

Zhrnutie a záverečné úvahy

Rozhovor s Leonardom Susskindom ponúka fascinujúci pohľad na súčasný stav teórie strún a výzvy, ktorým čelia fyzici pri snahe o pochopenie základných zákonov vesmíru. Ukazuje, že hoci sa teória strún stretla s prekážkami, stále predstavuje dôležitý nástroj pre skúmanie kvantovej gravitácie a že budúcnosť fyziky spočíva v otvorenosti novým myšlienkam a neustálej snaze o poznanie.

Zdroje a odkazy:

• Leonard Susskind Bio: https://physics.stanford.edu/people/leonard-susskind
• Leonard on The Origins Podcast: https://www.youtube.com/watch?v=qhszd_wqAgQ
• Stephen Wolfram at Mindfest: https://www.youtube.com/watch?v=xHPQ_oSsJgg
• Can we unify quantum mechanics and gravity?: https://physicsworld.com/a/can-we-unify-quantum-mechanics-and-gravity/

Približne 268 gCO₂ bolo uvoľnených do atmosféry a na chladenie sa spotrebovalo 1.34 l vody za účelom vygenerovania tohoto článku.