Heller M - Superstruny [2001].pdf - _ Heller Michał - napomoc

RECENZJE

Z F

XXVIIIXXIX / 2001, s. 218–220

MICHAŁHELLER

SUPERSTRUNY

Piękno Wszechświata — Superstruny, ukryte wymiary i poszukiwa

nie teorii ostatecznej , Seria: Na Ścieżkach Nauki, Prószyński i Ska,

Warszawa 2001, ss. 428.

O teorii superstrun słyszy się wiele, ale nawet wytrawni czytel

nicy książek popularnonaukowych na ogół nie potraﬁą o tej teorii

powiedzieć wiele więcej nad to, iż głosi ona, że najbardziej elemen

tarne cząstki nie są punktami lecz poskręcanymi na różne sposoby

nitkami, czyli właśnie strunami. I oto otrzymaliśmy świetnie napisaną

książkę, z której — bez pomocy matematycznego aparatu — możemy

dowiedzieć się prawie wszystkiego o teorii strun. Autor, Brian Greene,

podaje informacje z pierwszej ręki, uczestniczy on bowiem we froncie

badań, które tej teorii zapewniają coraz to nowe sukcesy. Książka jest

przy tym napisana z niewątpliwym talentem popularyzatorskim. Na

wet pewne dłużyzny w wyjaśnieniach i niekiedy zaskakujących swoją

prostotą przykładach mają uzasadnienie w kompozycji całości: są one

napisane z myślą o mniej przygotowanym czytelniku, który od czasu

do czasu potrzebuje zwolnienia tempa wykładu, by złapać oddech

i przyswoić sobie nową treść.

Fizycy od dawna marzą o Ostatecznej Teorii, która łącząc ze

sobą ogólną teorię względności i mechanikę kwantową, zamknęłaby

całą ﬁzykę w jednej matematycznej strukturze. Wszystkie znane dziś

podstawowe oddziaływania ﬁzyczne: grawitacyjne, jądrowe słabe, ją

drowe silne i elektromagnetyczne, byłyby w takiej teorii tylko róż

nymi aspektami pierwotnej „prasiły”. W książce Greene'a idea

UWAGA: T ekst został zrekonstruowany przy pomocy środków automatycz

nych; możliwe są więc pewne błędy, których sygnalizacja jest mile widziana

(obi@opoka.org). Tekst elektroniczny posiada odrębną numerację stron.

M HELLER

tego programu jest przedłożona czytelnikowi z ogromną siłą perswa

zji. Po przeczytaniu pierwszych partii książki nie tylko dostrzega się

piękno i skuteczność wielkich teorii współczesnej ﬁzyki, ale zaczyna

się również stopniowo coraz lepiej rozumieć, dlaczego należy uznać,

że dzisiejsza ﬁzyka znajduje się w stanie „dzielnicowego rozbicia” i że

wprawdzie, z eksperymentalnego punktu widzenia, jest ona obecnie

nauką bardziej niż zadowalającą, ale dążenie do jedności stanowi dla

niej niemal logiczną konieczność.

Historia teorii superstrun jest pełna zakrętów i nieoczekiwanych

zwrotów. Początkowo stworzona do zupełnie innych celów (jako mo

del w badaniach sił jądrowych), na kilkanaście lat prawie całkiem

zapomniana, została ponownie odkryta, tym razem już jako kandy

datka na dokonanie wielkiej uniﬁkacji. Potem stała się wręcz modna.

W ciągu trzech lat, między rokiem 1984 a 1986, w naukowych cza

sopismach ukazało się ponad tysiąc artykułów na temat teorii strun.

Okres ten nazywa się niekiedy pierwszą rewolucją superstrunową. Jej

wynikiem było ciągle rosnące przekonanie, że teoria superstrun w ele

gancki sposób jest zdolna wytłumaczyć wiele efektów, które w tzw.

standardowym modelu przyjmuje się ad hoc. Gdy jednak spodziewane,

bardziej radykalne wyniki nie nadchodziły, a metody, jakimi dało się

posługiwać, były tylko przybliżone, pojawiły się objawy zniechęcenia.

Pogranicze lat osiemdziesiątych i dziewięćdziesiątych można śmiało

nazwać okresem kryzysu. I właśnie wtedy, gdy tego najmniej się spo

dziewano, nastąpił przełom. W r. 1995 na konferencji, jaka odbyła

się na Uniwersytecie Południowej Kalifornii, Edward Witten wygłosił

odczyt, który zapoczątkował drugą rewolucję superstrunową. O niej

opowiadają najciekawsze partie książki.

Jednym z poważniejszych powodów uprzedniego kryzysu był fakt,

że teoria superstrun występuje aż w pięciu różnych postaciach. Spo

dziewano się po tej teorii zjednoczenia ﬁzyki, a okazuje się, że ona

sama jest odległa od jednolitości. Nadmiar bogactwa niekiedy bywa

przeszkodą w rozwoju. Jednakże wytężona praca tych, którzy się nie

zrażali, powoli zaczęła dawać wyniki. Stopniowo stawało się coraz

jaśniejszym, że pomiędzy różnymi wersjami teorii superstrun zacho

SUPERSTRUNY

dzą daleko idące związki. Powoli rodziło się przekonanie, że niektóre

z tych wersji są wręcz tą samą teorią w różnych postaciach. Dzięki

temu dalszy postęp stał się możliwy. Oczom zaskoczonych badaczy

zaczął ukazywać się zupełnie niespodziewany obraz. Dotychczasowe

wersje teorii superstrun to tylko wystające ponad ocean wierzchołki

podwodnego masywu górskiego. Masyw ten w znacznej mierze pozo

staje jeszcze niezbadany, ale stopniowo i on odsłania swoją strukturę.

Nową teorią, której szczególnymi przypadkami są dotychczas znane

teorie superstrun, roboczo nazwano Mteorią (M – od słowa myste

rious — tajemniczy, ale i matrix — macierz, bo macierze stanowią

jedno z narzędzi tej teorii).

Teorie superstrun zakładają, że czasoprzestrzeń jest 10

wymiarowa: 1 wymiar dla czasu i 9 dla przestrzeni, ale 6 z tych wymia

rów przestrzennych „czują” tylko struny. Mteoria wymaga 1 wymiaru

czasowego i 10 wymiarów przestrzennych. Podstawowymi cegiełkami

Mteorii nie są tylko struny, lecz również 2wymiarowe membrany,

a także twory nwymiarowe (ﬁzycy nazywają je nbranami). Ponieważ

przejście od Mteorii do teorii superstrun jest związane z redukcją

(zmniejszeniem) wymiaru, metaforyczne powiedzenie, że teorie su

perstrunowe są cieniami Mteorii, okazuje się szczególnie trafne.

Czy Mteoria jest tą ostateczną teorią, której z takim nakładem

wysiłków poszukujemy? Brian Greene z dużym poczuciem realizmu

pisze: „Niewykluczone, że w ciągu nadchodzących stuleci teoria super

strun lub jakaś jej postać w ramach Mteorii rozwinie się tak bardzo, iż

nawet czołowi dzisiejsi badacze by jej nie rozpoznali. Możliwe także,

iż w trakcie poszukiwań teorii ostatecznej stwierdzimy, że teoria strun

to tylko jeden z wielu kroków na drodze ku dużo wspanialszej koncep

cji kosmosu — teorii zawierającej idee, które różnią się zdecydowanie

od wszystkiego, z czym się wcześniej zetknęliśmy” (s. 367).

Mamy nawet prawo podejrzewać, że Mteoria (w każdym razie

w jej dzisiejszej postaci) nie jest jeszcze ostatnim słowem ﬁzyki

na drodze do uniﬁkacji. Dlaczego bowiem 1wymiarowe struny lub

nwymiarowe brany miałyby być tworami elementarnymi? Wydaje

się, że tworami „naprawdę elementarnymi” powinny być obiekty 0

M HELLER

wymiarowe. Specjaliści od teorii superstrun zaczęli już nawet rozglą

dać się za „zerobranami”. Fizyka teoretyczna zaczęła nas już oswajać

z myślą o tym, że na poziomie fundamentalnym nie powinno być

w ogóle czasu i przestrzeni. Tymczasem zarówno struny, jak i nbrany

bytują w czasie i przestrzeni. Znowu oddajemy głos autorowi oma

wianej książki: „... rozważania nad zerobranami otwierają niewielkie

okno na niekonwencjonalną rzeczywistość. Badania zerobran pozwa

lają zastąpić zwykłą geometrię geometrią niekomutatywną, obszarem

matematyki stworzonym w dużej mierze przez francuskiego matema

tyka Alaina Connesa. W strukturze tej tradycyjne pojęcia przestrzeni

i odległości między punktami znikają, pozostawiając nas w zupełnie

innym krajobrazie pojęciowym” (s. 373). Niewykluczone więc, że dwa

programy badawcze współczesnej ﬁzyki: program poszukiwania jed

ności na drodze Mteorii i program bezczasowej i bezprzestrzennej

geometrii niekomutatywnej (nieprzemiennej), spotkają się i okażą się

tym samym programem. Nie ukrywam, że cieszyłbym się z takiej per

spektywy.

Tymczasem jednak cieszmy się książką Briana Greene’a. Jest to

przykład doskonałej popularyzacji, połączonej z odpowiedzialną ﬁlo

zoﬁą. Entuzjazm dla teorii superstrun nie przesłonił autorowi samo

krytycyzmu i realizmu spojrzenia. Poprzez lekturę tej książki nawet

mniej przygotowany czytelnik może podziwiać piękno Wszechświata,

przejawiające się w misternych konstrukcjach ﬁzycznych teorii.

Michał Heller

Heller M - Superstruny [2001].pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: