John Ellis : Τι απέγινε η «θεωρία των πάντων»;

By Sarah Charley Symmetry Magazine 

Μόνο οι αισιόδοξοι τα καταφέρνουν σ’ αυτόν τον κόσμο – είχε διαβάσει στο περιτύλιγμα μιας καραμέλας ο θεωρητικός φυσικός John Ellis. Του κόλλησε τόσο πολύ που το 1986 αναφέρθηκε στο ρητό της καραμέλας σε άρθρο του στο περιοδικό Nature με τίτλο: «Υπεχορδές: η θεωρία των πάντων ή του τίποτα;». Ήταν αρκετά αισιόδοξος και πολύ θετικός σχετικά με την θεωρία αυτή.

Σύμφωνα με τον Ellis, η «θεωρία των πάντων» είναι ένα μάλλον σαρκαστικό όνομα για μια θεωρία που περιγράφει όλα ανεξαιρέτως τα φυσικά φαινόμενα σε ένα θεμελιώδες επίπεδο. Η ιδέα διαδόθηκε τόσο επιστημονικά όσο και πολιτιστικά. Πολλοί συγγραφείς, φιλόσοφοι και δημοσιογράφοι την υιοθέτησαν, συμπεριλαμβανομένων των δημιουργών της βιογραφικής ταινίας του 2014 για τον Στίβεν Χόκινγκ.

Γιατί λοιπόν σήμερα ελάχιστοι άνθρωποι αναφέρονται στη θεωρία των πάντων;

«Θα έπαιζε τον ρόλο μιας μόνο μηχανής που κινεί τα πάντα», λέει ο Francesco Sannino, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Δανίας. «Αυτό είναι σαφώς ελκυστικό, αλλά και μια ρομαντική άποψη για τον κόσμο γύρω μας».

Το πολύ καλό Καθιερωμένο Πρότυπο

Ο Ellis λέει ότι εξακολουθεί και σήμερα να είναι αισιόδοξος, αλλά οι προσδοκίες του είναι πιο συγκρατημένες. «Σίγουρα θα ήμουν ευχαριστημένος με μια θεωρία των πάντων, αλλά και με οτιδήποτε πέραν αυτού που περιγράφει το Καθιερωμένο Πρότυπο.»

Το Καθιερωμένο Πρότυπο είναι η θεωρία που διαθέτουν οι φυσικοί για να περιγράψουν τον υποατομικό κόσμο. Αλλά το Καθιερωμένο Πρότυπο δεν είναι μια θεωρία των πάντων. Δεν μπορεί να εξηγήσει την προέλευση της ύλης στο σύμπαν ή την επιταχυνόμενη διαστολή του, ούτε τι είναι η αόρατη σκοτεινή ύλη που εξηγεί γιατί οι γαλαξίες δεν διαλύονται εξαιτίας της γρήγορης περιστροφής τους. Το Καθιερωμένο Πρότυπο δεν μπορεί να περιγράψει την βαρυτική δύναμη – ούτε να την ενοποιήσει με τις άλλες τρεις θεμελιώδεις δυνάμεις.

Αλλά για να προχωρήσουν πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο και προς μια θεωρία των πάντων, οι φυσικοί χρειάζονται ένα πάτημα με την μορφή μιας απροσδόκητης πειραματικής απόκλισης – την οποία όμως προς το παρόν δεν έχουν βρει.

«Το Καθιερωμένο Πρότυπο είναι πολύ καλό», λέει ο Peter Woit, θεωρητικός φυσικός στο Columbia. «Παρά την γιγάντια προσπάθεια, δεν καταφέραμε να φτάσουμε σε κάτι καλύτερο».

Όταν ξεκίνησε ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων το 2008, οι φυσικοί ήλπιζαν ότι τελικά θα αποκάλυπταν φυσική πέραν της αναμενόμενης. «Αρκετοί συνάδελφοι πίστευαν ότι θα ανακαλύπταμε 100 νέα σωματίδια με το καλημέρα», λέει ο Francesco Sannino. «Ήταν μια αφελής προσδοκία και όχι η πραγματική συμπεριφορά της φύσης».

Ο Ellis και πολλοί άλλοι φυσικοί ήταν αισιόδοξοι ότι ο LHC θα ανακάλυπτε την υπερσυμμετρία, μια επέκταση του Καθιερωμένου Προτύπου που λύνει πολλά προβλήματα προσθέτοντας πολλά νέα σωματίδια. Η πειραματική ανακάλυψη της υπερσυμμετρίας θα ήταν ένα συγκεκριμένο βήμα προς τη θεωρία των υπερχορδών, την «θεωρία των πάντων» που διαφήμιζε ο Ellis στο άρθρο του το 1986.

«Η θεωρία χορδών θέτει τα πάντα σε μια ονειρική θεωρία των πάντων – όμως πρέπει να αγοράσεις επτά ακόμη διαστάσεις», λέει ο Sannino.

Αλλά ο LHC βρήκε μόνο ένα νέο θεμελιώδες σωματίδιο: το μποζόνιο Higgs, το οποίο ήταν και το τελευταίο κομμάτι του Καθιερωμένου Προτύπου. Όλες οι άλλες ανακαλύψεις από τον LHC απλά ενίσχυσαν τις προβλέψεις του Καθιερωμένου Προτύπου.

Η υπερσυμμετρία φαινόταν όλο και λιγότερο πιθανό να είναι σωστή και η θεωρία των υπερχορδών δεν έδωσε ποτέ κάποιες συγκεκριμένες προβλέψεις που θα μπορούσαν να ελεγχθούν πειραματικά στο άμεσο μέλλον.

«Η υπόλοιπη επιστημονική κοινότητα αναρωτιέται, όπως στην παλιά διαφήμηση της δεκαετίας του 1980, ‘Where’s the beef?‘. Δεν υπάρχει κρέας προς το παρόν», λέει ο Ellis. «Ίσως οι φυσικοί των σωματιδίων να έχουν γίνει λίγο χορτοφάγοι και να έχουν χάσει το ενδιαφέρον τους για το κρέας».

Koιτώντας ψηλά

Πάρα πολλοί φυσικοί ήταν κάποτε αισιόδοξοι ό,τι θα μπορούσαν να τροποποιήσουν την θεωρία των χορδών προς ένα μαθηματικό εργαλείο ικανό για συγκεκριμένες προβλέψεις. «Αυτό δεν έχει συμβεί ακόμα», σύμφωνα με τον Ellis. «Οι άνθρωποι είναι πλέον πολύ πιο προσεκτικοί».

Όμως δεν χάθηκαν όλα. Η θεωρία των χορδών έχει αποκαλύψει νέους τρόπους σκέψης για τις σχέσεις μεταξύ της βαρύτητας και των άλλων θεμελιωδών δυνάμεων, καθώς και γνώσεις για τη φυσική της συμπυκνωμένης ύλης και το τι συμβαίνει κατά την διάρκεια των συγκρούσεων βαρέων πυρήνων στον LHC.

Όταν βαρέα ιόντα συγκρούονται στον LHC, τα κουάρκ και τα γλοιόνια των πυρήνων τους συμπεριφέρονται ως ένα σχεδόν τέλειο ρευστό. Αυτό το φαινόμενο είναι δύσκολο να εξηγηθεί χρησιμοποιώντας παραδοσιακές προσεγγίσεις. Αλλά οι ιδέες από την θεωρία των χορδών δείχνουν το πως μπορούν να αλληλεπιδράσουν μεταξύ τους με τρόπο που να δημιουργεί ένα ρευστό με εξαιρετικά μικρό ιξώδες. Σύμφωνα με τον Ellis, «Η θεωρία των χορδών έχει μεταμορφωθεί όχι μόνο σε μια υποψήφια θεωρία των πάντων – που σίγουρα εξακολουθεί να ακούγεται πολύ αισιόδοξο – αλλά και σε μια θεωρία για ορισμένα πράγματα επίσης».

Ο Ellis αναγνωρίζει ότι ο δρόμος προς μια θεωρία των πάντων έχει αποδειχθεί πολύ πιο σκληρός σε σχέση με αυτό που οραματιζόταν ο ίδιος και η επιστημονική κοινότητα τη δεκαετία του 1980. Και απολογείται λέγοντας πως, ο κόσμος είναι πιθανώς πολύ πιο περίπλοκος από όσο θα μπορούσαμε ποτέ να φανταστούμε.

Αλλά εξακολουθεί να είναι αισιόδοξος και εξακολουθεί να πιστεύει ότι οι φυσικοί πρέπει να στρέψουν το βλέμμα τους ψηλά. «Ο Νεύτωνας ενοποίησε την κίνηση του μήλου με την κίνηση της Σελήνης. Άμα κοιτάξουμε ψηλά, θα αποκτήσουμε βαθύτερες γνώσεις».

περισσότερες λεπτομέρειες στο άρθρο του symmetrymagazine: «Whatever happened to the theory of everything?»

Μετάφραση :https://physicsgg.me/

Στο γραφείο του John Ellis στο CERN. Πίσω μας  είναι ο σκελετός της θεωρίας SUSY.