Teorija struna

Dvije znanstvene revolucije koje su obilježile dvadeseto stoljeće su kvantna mehanika i Einsteinova teorija relativnosti. Kvantna mehanika opisuje "svijet malog" tj. svijet atoma, subatomskih čestica i sila. S druge strane, teorija relativnosti opisuje prostor, vrijeme i silu gravitacije.

Ujedinjenje tih dviju teorija i s njim povezano ujedinjenje svih temeljnih prirodnih sila je jedan od glavnih ciljeva moderne fizike. Takvo ujedinjenje bi s jedne strane značilo konačno ispunjenje sna o potpunom razumijevanju temeljnih prirodnih mehanizama, a istovremeno bi nam omogućilo i dublji pogled u sam početak svemira, Veliki prasak.

Naime, nepoznavanje kvantne teorije gravitacije nam u većini slučajeva ne smeta mnogo jer su objekti na koje gravitacija bitno utječe (planeti, crne rupe, galaktike) toliko veliki da je utjecaj kvantne mehanike na njih zanemariv. S druge strane, objekti za čije razumijevanje je nužna kvantna mehanika (atomi, elementarne čestice) su obično dovoljno mali da gravitacija ne utječe na njihovu strukturu i ponašanje.

No početno stanje svemira, Veliki prasak, je situacija kad je svemir istovremeno bio i dovoljno malen i dovoljno masivan da su njime zasigurno upravljali nama još nepoznati zakoni kvantne gravitacije.

U nastojanju da razviju teoriju kvantne gravitacije znanstvenici su iskušavali mnoge puteve, a jedan od najpopularnijih u zadnjih petneastak godina je tzv. teorija struna (engl. string theory). Karakteristično svojstvo teorije struna je da su njeni osnovni sastojci super-sitne strune, duljine od oko 10^-35 metara. (Dakle npr. proton bi bio sto milijardi milijardi puta veći od tih struna.) Nadalje, prema teoriji struna, naš prostor-vrijeme ne bi imao 3+1 dimenziju već barem desetak prostorno-vremenskih dimenzija. (Točan broj dimenzija se dobiva automatski iz same teorije kao posljedica zahtjeva da se u teoriji ne pojavljuju beskonačne veličine. Zadnjih godina su aktualne specijalne strune koje se zovu superstrune i koje "žive" u prostorima od 10 i 11 dimenzija.)

Zašto se onda nama čini da prostor ima samo tri dimenzije? Odgovor je u tome da je protežnost tih 6 ili 7 dodatnih dimenzija toliko malena da ih mi ne primjećujemo. Ilustirajmo to analogijom: promatramo li konac s udaljenosti od jedan metar on nam se čini jednodimenzionalan. No, to je samo privid uzrokovan time što je protegnutost konca u druge dvije dimenzije malena; on je mnogo dulji nego što je debeo. Tek kad ga pogledamo izbliza vidimo da je on zaista trodimenzionalan.

Teorija struna predviđa da kada bismo taj konac pogledali pomoću povećala koje povećava 10³³ puta, vidjeli bismo da je on zapravo 10-ero dimenzionalan. (Zapravo, ne bismo to baš vidjeli, jer je naš prostorno-vremenski zor ograničen na običnih 3+1 dimenziju, ali to naše povećalo u suradnji s jednadžbama teorije, sugeriralo bi postojanje tih dodatnih dimenzija.)

Te dodatne dimenzije čine teoriju struna izuzetno složenom. Tako na primjer još uvijek nije poznato kako poznati zakoni fizike (mehanika, elektricitet, nuklearne sile) slijede iz teorije struna ili po čemu je naših 3+1 dimenzija posebno tj. zašto su upravo tri prostorne dimenzije velike protežnosti. Ono što se otprilike zna je da se poznate elementarne čestice u teoriji struna pojavljuju kao različiti načini i frekvencije titranja tih struna. Tako struna koja titra na jedan način predstavlja foton, na neki drugi način graviton, a na neki treći način elektron. Isto tako se čini da bi se u procesu svođenja tih 10 ili 11 dimenzija na 3+1 trebali pojaviti efekti koji bi se nama pričinjavali kao efekti poznatih sila (gravitacije, elektriciteta, nuklearnih sila).

Tako bi teorija struna istovremeno objasnila i sastojke svemira (čestice) i njihova međudjelovanja (sile). No, čini se da je taj cilj još uvijek podosta daleko.

Želite li znati više? Popularni članak o teoriji struna iz časopisa Scientific American koji je napisao Michael Green, jedan od pionira teorije. (Engl.). Službeni WWW site teorije stringova kojeg uređuje supruga Johna Schwarza, također pionira teorije struna. (Engl.). Superstrings Homepage sa sveučilišta u Santa Barbari. Tu možete naći i online tečaj teorije superstruna. (Engl.).

Home || Svemirski orijentiri | Povijest svemira | Tamna tvar | Crne rupe | Pitanja | Sitemap

Send feedback to this page to: kkumer@phy.hr	Last update: 2000-01-05