Η γεωμετρία των «πάντων»

Η γεωμετρία των «πάντων»

Ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια του σύμπαντος είναι οι μαθηματικές αρμονίες που χαρακτηρίζουν το σύνολο του. Μολαταύτα τα μαθηματικά έχουν αποδειχθεί από μόνα τους ικανά να περιγράψουν τόσο τα στοιχεία του σύμπαντος αλλά και τις μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις. Σήμερα μια νέα μελέτη αποδεικνύει ότι μια κομψή συμμετρική μαθηματική δομή θα μπορούσε να αποτελέσει τη βάση της θεωρίας των πάντων.

Οι θεωρητικοί φυσικοί προσπαθούν εδώ και χρόνια να αντιμετωπίσουν και να δώσουν εξήγηση σε σημαντικότατα ζητήματα που αφορούν τον κόσμο που μας περιβάλλει ενώ στον σύγχρονο επιστημονικό κόσμο οι απόψεις διχάζονται σχετικά με το τι πρέπει να γίνει για να δημιουργηθεί μια θεωρία των πάντων.

Μια τέτοια θεωρία θα επέτρεπε την ενοποίηση όλων των δυνάμεων της φύσης σε μια θεμελιώδη θεωρία ενώ θα μπορούσε να περιγράψει το σύμπαν από την αρχή της δημιουργίας του.

Στις δεκαετίες του ’50 και ’60, ανακαλύφθηκε ένας πολύ μεγάλος αριθμός σωματιδίων, μέσω πειραμάτων σκέδασης, που οδήγησε τους επιστήμονες σε μεγάλη σύγχυση.

Η τάξη αποκαταστάθηκε όμως και πάλι, όταν κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του ’70 διατυπώθηκε το Καθιερωμένο μοντέλο (Standard Model), στο οποίο ο μεγάλος αριθμός των σωματιδίων εξηγήθηκε ως ο συνδυασμός άλλων, πιο θεμελιωδών σωματιδίων, των κουάρκ.

Ακολούθως αφιερώθηκαν τρεις δεκαετίες προσπάθειας και έρευνας στη θεωρία Χορδών (String Theory), η οποία θεωρεί τα θεμελιώδη συστατικά του Σύμπαντος όχι ως σωματίδια αλλά ως χορδές και έδωσε την ελπίδα πως θα ήταν σε θέση να ενοποιήσει όλες τις γνωστές δυνάμεις και τα σωματίδια μαζί σε μια ενιαία “Θεωρία του Παντός”.

Άλλες θεωρίες, όπως η Κβαντική Βαρύτητα Βρόχων, αποτελούν επίσης μια πιθανή εκδοχή. Η ανάδειξη μιας ενιαίας θεωρίας των πάντων μέσω της γεωμετρίας είναι μια πιθανή εκδοχή, αλλά φαίνεται ακόμα πολύ μακρινή.

Ωστόσο ο Garrett Lisi προτείνει ακριβώς αυτό. Η γεωμετρία η οποία μελετάει είναι γνωστή στους μαθηματικούς κύκλους ως δομή E8, η οποία ήταν η πρώτη δομή που αναγνωρίστηκε το 1887 από τον Sophus Lie, έναν Νορβηγό μαθηματικό.

Η δομή αυτή είναι τεράστια, διαθέτει 248 διαστάσεις ενώ χρειάστηκαν σχεδόν 120 χρόνια για την επίλυση της. Η δομή Ε8 των αλγεβρικών ομάδων Λι αποκωδικοποιήθηκε τελικά μόνο φέτος από μια ομάδα μαθηματικών οι οποίοι κατάφεραν να κατασκευάσουν ένα χάρτη που την περιγράφει πλήρως.

Ο Δρ. Lisi που ασχολείται με γεωμετρία μικρότερης κλίμακας, αφού έμαθε για την αποκωδικοποίηση, σκέφτηκε ότι η δομή E8 θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την περιγραφή των νόμων της φυσικής.

Ο Lisi τοποθέτησε ένα σωματίδιο (συμπεριλαμβάνοντας διαφορετικές εκδοχές της ίδιας ουσίας και χρησιμοποιώντας σωματίδια τα οποία περιγράφουν την ύλη και κάποια άλλα που περιγράφουν τις δυνάμεις) στις περισσότερες από τις 248 διαστάσεις της δομής E8.

Ακολούθως χρησιμοποίησε προσομοιώσεις για τη διαχείριση της δομής και κατάφερε να δημιουργήσει μαθηματικές σχέσεις οι οποίες ανταποκρίνονται σε ότι είναι ανθρωπίνως ορατό.

Η χρήση της γεωμετρίας για την περιγραφή του κόσμου δεν είναι μια καινούργια πρακτική. Ο Murray Gell-Mann πραγματοποίησε ένα παρόμοιο πείραμα πριν από 50 χρόνια σε μια προσπάθεια να δώσει εξήγηση στην πληθώρα των σωματιδίων που ανακαλύπτονταν.

Ο Murray Gell-Mann και οι συνάδελφοι του χαρτογράφησαν γνωστά σωματίδια στο σημείο μιας συμμετρικής μαθηματικής δομής, της SU (3) και ανακάλυψαν ότι χειριζόμενοι τη δομή, μπορούσαν να αναπαράγουν τις αλληλεπιδράσεις του αληθινού κόσμου.

Ο Δρ. Gell-Mann και οι συνάδελφοι του ανακάλυψαν δομές που δεν αποτελούνταν από γνωστά σωματίδια και προέβλεψαν την ύπαρξη αυτών των σωματιδίων που θα κάλυπταν τα κενά. Στον Gell-Mann αποδόθηκε το βραβείο Nobel.

Ωστόσο παρουσιάζει ενδιαφέρον το γεγονός της ύπαρξης ακόμα 20 κενών στο μοντέλο του Lisi. Αυτό σημαίνει ότι θα πρέπει να ανακαλυφθούν ακόμα τουλάχιστον 20 σωματίδια. Εάν ο Lisi καταφέρει να υπολογίσει τα μάζα τους, θα μπορέσει να κάνει τις προβλέψεις οι οποίες θα μπορούν στη συνέχεια να εξεταστούν.

Τα σωματίδια θα πρέπει να είναι σχετικά συμπαγή, διαφορετικά θα είχαν ήδη ανακαλυφθεί. Η ανίχνευση συμπαγών αντικειμένων απαιτεί ενέργεια. (Σύμφωνα με τη γνωστή εξίσωση E=mc2)

Όταν ολοκληρωθεί, ο Μεγάλος Συγκρουστήρας Αδρονίων (Large Hadron Collider), ένα μηχάνημα που κατασκευάστηκε στο Ευρωπαϊκό Εργαστήριο Φυσικής Σωματιδίων στη Γενεύη (CERN), θα δημιουργήσει σωματίδια με τεράστιες μάζες.

Ο Lisi είναι εξαιρετικά χαρούμενος για το γεγονός ότι το μοντέλο του «δεν έχει χορδές, επιπλέον διαστάσεις τον χωροχρόνου ή άλλες παράξενες αναπόδεικτες επινοήσεις» σαν αυτές που ταλανίζουν τη θεωρία των χορδών.

Αν και κάποιοι διάσημοι φυσικοί ανταγωνίζονται για την ιδέα, ο Lisi, ο οποίος περνάει το χρόνο του στη σανίδα του σερφ και δεν δουλεύει σε κάποιοι πανεπιστήμιο ή ερευνητικό κέντρο, έχει γίνει κερδίσει τα πρωτεία.

«Απίστευτα όμορφα πράγματα βγαίνουν από τη θεωρία του Lisi» λέει ο David Ritz Finkelstein του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Τζόρτζια. «Νομίζω ότι δεν μπορεί να αποτελεί απλή σύμπτωση, πρέπει πραγματικά να αγγίζει κάτι πολύ βαθύ». Ο καθηγητής σκοπεύει να διερευνήσει αν ο χωροχρόνος μπορεί να περιγραφεί με βάση αυτές τις διαπιστώσεις του.

Η δουλειά του, η οποία έχει δημοσιευθεί στο διαδίκτυο, δεν έχει γίνει ακόμα αποδεκτή για δημοσίευση σε κάποιο επιστημονικό περιοδικό, αν και έχει παρουσιάσει τις ιδέες του σε ερευνητικά κέντρα και η δουλειά του χρηματοδοτείται από μια πολύ μεγάλη οργάνωση.

Η καινούργια θεωρία θα περάσει το κρίσιμο τεστ μόνο όταν ο εμπνευστής της προβεί σε πειραματικά προβλέψεις. Ο Lisi το αναγνωρίζει, λέγοντας ότι όσο ωραία και αν φαίνεται η θεωρία του στον ίδιον «η φύση μπορεί να διαφωνεί».

Για να γεμίσει πλήρως η Ε8 χρειάζονται περισσότερα από 20 σωματίδια που δεν προβλέπονται από το καθιερωμένο μοντέλο. Ο Lisi υπολογίζει τις μάζες που θα πρέπει να έχουν, ελπίζοντας ότι ίσως μπορέσουν να ανιχνευθούν στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων ο οποίος θα αρχίσει να λειτουργεί τον ερχόμενο χρόνο.

«Η θεωρία μου είναι ή όλα ή τίποτε. Ή θα είναι ακριβώς σωστή ή θεαματικά λανθασμένη» λέει. «Εγώ πρώτος παραδέχομαι ότι είναι παρακινδυνευμένη. Τίποτε δεν έχει κριθεί όμως ώσπου να τραγουδήσει ο LHC.

Προηγούμενο άρθροΤαχύτερη η ανθρώπινη εξέλιξη;
Επόμενο άρθροΓιατί είναι παρεξηγημένη η νανοτεχνολογία;
Κατά γενική ομολογία θεωρούμε ξεγραμμένος ή πιο σωστά αποτυχημένος. Αφού σας συστήθηκα, πάμε παρακάτω. Για εμένα δεν υπάρχουν διλήμματα, γιατί ξέρω τι θέλω και τι αναζητώ στη ζωή μου. Από μικρός έπαψα να συμβιβάζομαι και άρχισα να αγωνίζομαι. Το Μοναδικό μου εργαλείο είναι το γράψιμο και η ουδέτερη σκέψη μου.
ΚΟΙΝΟΠΟΙΗΣΗ

ΑΦΗΣΤΕ ΜΙΑ ΑΠΑΝΤΗΣΗ

Παρακαλώ εισάγετε το σχόλιο σας!
Παρακαλώ εισάγετε το όνομά σας