Da din matematik pludselig peger på strengteori

Fysikere har i årtier kæmpet med at forene to teorier, der begge virker – men ikke sammen. Einsteins relativitetsteori forklarer tyngdekraften på store skalaer. Kvantefysikken styrer de mindste partikler. Når de to skal mødes, går det galt.

Hvor er tyngdekraftens partikel?

De andre fundamentale kræfter i naturen bæres af partikler. Lysets fotoner står for elektromagnetisme. Men tyngdekraften? Der er ingen kendt partikel, der bærer den. Man kalder den hypotetiske bærer for graviton, men den er aldrig blevet fundet.

Uden en kvantebeskrivelse af tyngdekraften kan man ikke få en samlet teori for alt. Og fysikere hader løse ender.

Strengteoriens seje comeback

Allerede i 1960’erne foreslog nogen en vild idé: Alt i universet består af bittesmå vibrerende strenge. Forskellige vibrationer giver forskellige partikler. Det lød lovende – men teorien krævede ti dimensioner i stedet for fire. Og ingen kunne teste den.

I 1990’erne toppede interessen. Derefter dalede den. Strengteori var ikke længere det store satsningsområde.

Fire simple antagelser

Forskere ved Caltech, ledet af Clifford Cheung, tog en anden vej. De startede ikke med strengteori. De tog fire grundlæggende regler:

• Enhed: Sandsynligheder skal passe sammen.
• Lorentz-invarians: Fysikkens love er de samme overalt.
• God opførsel ved høje energier: Fysikken skal holde ved ekstremt høje energier.
• Minimale nuller: Den enkleste matematiske beskrivelse foretrækkes.

De spurgte: Hvilke vekselvirkninger mellem partikler passer til disse regler?

Matematikken viste det samme

Svaret kom af sig selv. Matematikken førte til de samme formler, som strengteoretikerne havde fundet årtier før. Veneziano-amplituden og Virasoro-Shapiro-amplituden dukkede op uden at blive tvunget ind.

Ikke et bevis – men en stærk ledetråd

Ingen har set en streng. Og vi kan ikke teste teorien direkte,因为 strengene skulle være milliarder af milliarder gange mindre end en proton. Det er for lille til vores instrumenter.

Men resultatet er interessant. Det tyder på, at strengteori ikke bare er en tilfældig idé. Den kan være den naturlige konsekvens af fornuftige grundantagelser. Universet peger måske allerede mod den løsning.

Hvad betyder det for os?

Vi er stadig på jagt efter en samlet teori. Dette er ikke det endelige svar, men det er en klarere retning. Og det er spændende at se, at komplekse teorier kan vokse frem af få, klare regler.