M-Theory je naziv za objedinjenu verziju sustava teorija struna, koje je 1995. godine predložio fizičar Edward Witten. U trenutku podnošenja prijedloga postojalo je 5 varijacija teorije struna, ali Witten je izneo ideju da je svaka manifestacija jedinstvene teorije.
Witten i drugi identificirali su više oblika dualnosti između teorija koje su, zajedno s izvjesnim pretpostavke o prirodi svemira mogle bi dopustiti svima njima jednu teoriju: M-teorija. Jedna od glavnih komponenti M-teorije je ta da se zahtijeva dodavanje još jedne dimenzije na vrhu već brojne brojne dimenzije teorije struna kako bi odnosi između teorija mogli biti proradio.
Revolucija druge strune teorije
U 1980-im i ranim 1990-ima teorija žica dovela je do problema zbog obilja bogatstva. Primjenjujući supersimetriju u teoriji struna, u kombiniranoj teoriji superstringa, fizičari (uključujući i samog Witten) imali su istražio moguće strukture ovih teorija, a dobiveni rad pokazao je 5 različitih verzija superstringa teorija. Istraživanje je nadalje pokazalo da možete upotrebljavati određene oblike matematičkih transformacija, zvane S-dualnost i T-dualnost, između različitih verzija teorije struna. Fizičari su bili u gubitku
Na fizičkoj konferenciji o teoriji struna, održanoj na Sveučilištu Južna Kalifornija u proljeće 1995., Edward Witten predložio je svoju pretpostavku da se ovi dualiteti shvate ozbiljno. Što ako je, sugerirao je, fizičko značenje ovih teorija, da su različiti pristupi teoriji struna bili različiti načini matematičkog izražavanja iste osnovne teorije. Iako nije imao detaljne mape te temeljne teorije preslikane, predložio je naziv za to, M-Theory.
Dio ideje u srcu same teorije struna je da četiri dimenzije (3 dimenzije prostora i jedna vremenska dimenzija) našeg promatranog svemira mogu biti objašnjeno razmišljanjem o svemiru kao da ima 10 dimenzija, ali zatim "sabijanje" 6 tih dimenzija do sub-mikroskopske ljestvice koja nikad nije promatranom. Doista, sam Witten bio je jedan od ljudi koji su tu metodu razvili još početkom 80-ih godina! Sada je predložio isto raditi pretpostavljajući dodatne dimenzije koje bi omogućile transformacije između različitih inačica 10-dimenzionalne teorije struna.
Oduševljenje istraživanjima koja su proizašla iz tog sastanka i pokušaj izvlačenja svojstava M-teorije, započeo razdoblje koje su neki nazivali "revolucija teorije drugog niza" ili "druga revolucija superstringa".
Svojstva M-teorije
Iako fizičari još uvijek nisu otkrili tajne M-teorije, identificirali su nekoliko svojstava koja bi ta teorija imala ako se Wittenova pretpostavka pokaže kao istinita:
- 11 dimenzija prostornog vremena (ove dodatne dimenzije ne treba brkati sa pojmom u fizici fizike Multiverzuma paralelnih svemira)
- sadrži žice i branes (izvorno nazvane membrane)
- metode upotrebe kompaktifikacije za objašnjenje kako se dodatne dimenzije smanjuju na četiri prostorno-vremenske dimenzije koje promatramo
- dualnosti i identifikacije unutar teorije koje mu omogućavaju da se svede na posebne slučajeve poznatih teorija niza, a u konačnici i na fiziku koju promatramo u našem svemiru
Što znači "M"?
Nejasno je za što se M u M-teoriji mora zalagati, mada je vjerojatno da je ona prvotno bila "Membrana" s obzirom na to da je ovo tek otkriveno da je ključni element teorije struna. Sam Witten bio je zagonetan na tu temu, rekavši da se značenje M može odabrati za ukus. Mogućnosti uključuju membranu, gospodara, magiju, misteriju i tako dalje. Skupina fizičara, na čelu s velikim dijelom Leonard Susskind, razvili su teoriju matriksa za koju vjeruju da bi mogao eventualno kooptirati M ako se ikad pokaže da je istinita.
Je li M-teorija istinita?
M-teorija, kao i inačice teorije struna, ima problem što trenutno ne daje stvarna predviđanja koja se mogu testirati u pokušaju da se teorija potvrdi ili pobije. Mnogi teorijski fizičari nastavljaju istraživati ovo područje, ali kad ste proveli više od dva desetljeća istraživanja bez solidnih rezultata, entuzijazam nesumnjivo polako nestaje. Međutim, nema dokaza koji potvrđuju da je i Wittenova pretpostavka M-teorije lažna. To može biti slučaj u kojem je neuspjeh opovrgavanja teorije, poput prikazivanja da je ona interno oprečna ili na neki način nedosljedan, najbolje čemu se fizičari u to vrijeme mogu nadati.