Universumi pienimmät soittimet
Kaikki mitä kosketat, näet ja tunnet saattaa lopulta koostua jostain, joka ei oikeastaan ole mitään. Ajatus tuntuu oudolta, mutta se ei ole pelkkää kuvittelua.
Jos pilkkoisit omenan yhä pienemmäksi, päätyisit lopulta molekyyleihin, atomoihin ja hiukkasiin. Useimmat fyysikot luulivat, että siinä olisi pohja. Sitten tulivat kieliteoreetikot ja sanoivat: pysyväthän vielä hetki. Heidän mukaansa kaikki voisi rakentua äärimmäisen pienistä värähtelevistä kielistä. Niiden koko on niin mitätön, että protoni vaikuttaa niiden rinnalla galaksilta.
Kukaan ei ole koskaan havainnut näitä kieliä suoraan. Niiden löytämiseen tarvittaisiin hiukkaskiihdyttimen teho, joka vastaa kokonaista galaksia. Silti teoria on säilynyt elossa,因为 se tarjoaa elegantin selityksen kaiken takana oleville rakenteille.
Miten todistaa jotain, mitä ei näe
Kalifornian teknillisen korkeakoulun, New Yorkin yliopiston ja Barcelonan yliopiston tutkijat päättivät lähestyä asiaa toisesta suunnasta.
He aloittivat muutamalla perusperiaatteella, jotka kuvaavat hiukkasten törmäystä äärimmäisen korkealla energialla. Sääntöjä ei ollut paljon. He eivät lähteneet olettamaan, että kieliä edes on. He vain laskivat, mitä säännöistä luonnollisesti seuraa.
Yhtälöt tuottivat yllättäen juuri ne matemaattiset piirteet, jotka ovat tyypillisiä kieliteorialle. Clifford Cheung Caltechista kertoo, että kielen peruspiirteet nousivat esiin ilman, että kukaan oli niitä erikseen etsimässä.
Ääretön torni
Jo 1960-luvulla hiukkaskiihdyttimissä havaittiin outo ilmiö. Törmäyksistä syntyi monenlaisia hiukkasia,它们 massoiltaan ja pyörimisliikkeiltään noudattivat säännöllistä järjestystä. Gabriele Veneziano löysi matemaattisen funktion, joka kuvasi tätä järjestystä – niin sanottua hiukkasten tornia.
Tornin syy jäi aluksi epäselväksi. Sitten fyysikot huomasivat, että se muistutti kitaran kielen harmonisia värähtelyjä. Jos kieli värähtelee eri tavoilla, se tuottaa eri nuotteja. Kieliteoria väittää, että sama periaate päätelmissä myös hiukkasissa. Kukin värähtely tuottaa joko valohiukkasia, elektroneja tai jopa gravitaatiota.
Kun Cheungin ryhmä aloitti perussäännöistä, he saivat tämän tornin takaisin luonnollisesti. Se ilmestyi matemaattiseen kuvaukseen ilman, että he olleet edes pyrkineet siihen.
Suurin ratkaisematon pulma
Kvanttimekaniikka ja Einsteinin gravitaatioteoria eivät sovi yhteen. Kun molemmat yhdistetään, matemaattiset ongelmat kasvavat infiniksiin. Tämä on yksi suurimmista ongelmista fysiikassa.
Kieliteoria saattaa ratkaista ongelman. Jos kaikki – mukaan lukien painovoima – tulee värähtelevistä kielistä, infiniksiin ongelmat saattavat ratketa. 1974 John Schwarz ja Joël Scherk huomasivat, että kieliteoria voisi yhdistää sekä kvanttimekaniikan sekä gravitaatioteoria.
Mitä tämä oikeastaan tarkoittaa
Tämä uusi tutkimus ei todista kieliteoriaan olevan oikea. Suora havainto on vielä vuosikausia – jos koskaan – poissa ulottuvilta. Silti tutkimuksen tulokset ovat kiinnostavia.
Kun fyysikot lähtivät liikkeelle hyvin perusasetelmasta, he saivat back string theory -tuloksen luonnollisesti. Se nousi ensimmäisistä periaatteista ilman, että tutkijat oli niitä etsimään. Se ei vielä todista, mutta se vihjaa, että kieliteoria saattaa todellisuudessa kuvaus luonnon rakenteista.