Ko berete knjige o zadnjih dognanjih znanosti, se vam včasih verjetno zazdi, da dogodivščine iz znanstveno-fantastičnih filmov sploh niso tako fantastične. Ob prebiranju Čudovitega vesolja (The Elegant Universe), velike uspešnice zadnjih let izpod peresa Briana Greena, boste morda še bolj šokirani, saj knjiga opisuje vedno bolj popularno fizikalno teorijo, po kateri je ves svet zgrajen iz majcenih nihajočih strun, ki nihajo v 11 dimenzijskem prostoru.
Einstein je nekoč zapisal, da je zanj najbolj nerazumljiva prav ugotovitev, da lahko vesolje razumemo. Pa svet res lahko razumemo? V začetku dvajsetega stoletja smo dobili dve zelo uspešni fizikalni teoriji, ki znata natančno opisati vsa dogajanja v vesolju. V svetu majhnih razdalj kraljuje kvantna fizika, pri opisu dogajanja na velikih razsežnostih pa moramo upoštevati napovedi splošne teorije relativnosti. Obe teoriji sta vsaka zase zelo natančni in v skladu z vsemi dosedaj opravljenimi eksperimenti. Težava je le, da medsebojno nista združljivi. Kar pa v praksi zares ni tako velik problem, saj se zelo redko pojavijo situacije, ko bi morali obe teoriji obravnavati v istem pojavu. Težje je teoretikom, ki bi radi, tako kot Einstein, svet zares dokončno razumeli in odkrili teorijo, ki bi veljala globalno. Kot pravi na začetku knjige Greene: “Dve teoriji, ki sta v zadnjih sto letih pognali nesluten napredek fizike – napredek, ki je pojasnil širjenje vesolja in temeljno zgradbo snovi – sta medsebojno nezdružljivi.” (str. 19)
Greene pripoveduje v Čudovitem vesolju zgodbo o danes verjetno najbolj razširjeni in popularni ideji za teorijo, ki naj bi uspela združiti tako splošno relativnost kot kvantno fiziko. Po teoriji strun vesolja ne sestavljajo točkasti delci, ampak majhne, enodimenzionalne nitke, ki so sklenjene v nihajoče zanke. Na ta način uspe teoriji na zelo eleganten način pojasniti mnogovrstno raznolikost osnovnih delcev kot posledico različnih nihajnih oblik enega samega tipa strune. Greene to neverjetno eleganco teorije (od tu tudi angleški naslov The Elegant Universe, ki se v slovenskem prevodu izgubi) opiše zelo slikovito: “Čeprav je vsak delec veljal za elementarnega, pa je bila vrsta njegove ‘surovine’ pri vsakem različna. Elektronska ‘surovina’ ima na primer negativni električni naboj, medtem ko ‘surovina’ nevtrina nima električnega naboja. Teorija strun to podobo korenito spremeni s trditvijo, da je ‘surovina’ vseh snovi in vseh sil enaka. Vsak elementarni delec je sestavljen iz ene same strune – torej vsak delec je struna – in vse strune so popolnoma enake. Razlike med delci se pojavijo, ker njihove strune zavzemajo različne resonančne nihajne vzorce. Navidez različni elementarni delci so torej le različne ‘note’ osnovne strune. Vesolje – sestavljeno iz ogromnega števila teh nihajočih strun – je podobno kozmični simfoniji.” (str. 159)
Ena od najbolj osupljivih napovedi teorije strun je gotovo ugotovitev, da ima vesolje zares 11 dimenzij: tri običajne prostorske, eno časovno in še sedem nepredstavljivo majhnih dimenzij, ki so zavite v t.i. Calabi-Yaujeve prostore. Brez teh dodatnih dimenzij bi teorija namreč dajala nesmiselne napovedi. “Ker majcene strune nihajo v vseh prostorskih dimenzijah, oblika dodatnih zvitih dimenzij močno vpliva in omejuje možne resonančne nihajne vzorce. Ti vzorci, ki jih v veliki meri določa geometrija dodatnih dimenzij, predstavljajo nabor možnih lastnosti delcev, ki jih vidimo v domačih raztegnjenih dimenzijah. To pomeni, da geometrija dodatnih dimenzij določa temeljne fizikalne lastnosti, kot so mase in naboji delcev, ki jih opazimo v treh velikih prostorskih dimenzijah vsakdanjega življenja.” (str. 218)
Čeprav poskuša knjiga slediti logiki pojasnjevanja in razvoja teorije, se vseeno pogosto ustavi pri osebnih dogodivščinah avtorja in zgodovinskih anekdotah. Glavni junak teh anekdot in verjetno osrednja osebnost sodobne teoretične fizike je Ed Witten. Greene ga predstavi zelo pompozno: “Witten velja za največjega živečega fizika na svetu. Nekateri so celo mnenja, da je največji fizik vseh časov.” (str. 286) Njegove kratke izjave so posejane po vsej knjigi. Navedimo eno o odsotnosti eksperimentalno preverljivih napovedi teorije strun: “Teorija strun ima izjemno lastnost napovedovanja gravitacije. Dejstvo, da gravitacija izhaja iz teorije strun, je eno največjih teoretičnih dognanj doslej.” (str. 223)
Kmalu po izidu knjige je ameriški PBS (Public Broadcasting Service) začel po knjigi snemati kratko serijo v treh enournih delih. Ogledate si jo lahko tudi na spletni strani (NOVA The Elegant Universe PBS). Serije izvrstno dopolnjuje knjigo in slikovito predstavi marsikatero čudnost iz sveta superstrun.
Kar je v smislu popularizacije pred leti Stephan Hawking naredil za črne luknje in kozmologijo, je Brian Greene storil za teorijo strun. Strune so postale del popkulture. Za same fizike pa vseeno ni bojazni, da bi jim zaradi odkritja “končne teorije vsega” kmalu zmanjkalo dela, saj kot pravi Greene: “Celo določitev enačb samih je tako težavna, da so doslej izpeljali le njihove približne različice. Teoretiki strun so tako omejeni na približno reševanje približnih enačb.” (str. 153)
Brian Greene: Čudovito vesolje
Superstrune, skrite dimenzije in iskanje končne teorije vsega
Učila International d.o.o. (2004)
ISBN 961-233-688-1
15,5 x 23 cm , trda vezava
428 str.
(Sašo Dolenc)
