ETT SUPERLANDSKAP AV VAKUUM

 

När Stephen Hawking var i Stockholm för ett tag sedan ställde han själv vid sin föreläsning frågan om supersträngteorin skulle komma att svara på frågan om varför universum finns. Han gav själv svaret: Nej!

En av supersträngteorins mest berömda teoretiker, Leonard Susskind, har nyligen i populära artiklar och i vetenskapliga rapporter, sagt att supersträngsteorins svar snarare är en typ av svar han och andra som arbetat med teorin inte hade förväntat sig.

Supersträngteorin är den teori de flesta vetenskapsmän tror kommer att bli den övergripande teori som förmår att binda samman kvantfysiken och den allmänna relativitetsteorin. Från början trodde supersträngteoretikerna att svårigheterna att hitta denna teori mest berodde på den oerhört svårtillgängliga matematiska formen för supersträngteorin. Det medförde att man bara kunde arbeta med approximativa lösningar som medgav tiotusentals olika formuleringar. Man trodde dock att det skulle visa sig finnas en enda logisk lösning när man kunde lösa ekvationerna exakt.

Så småningom lyckades man få ner antalet kandidater till den slutliga supersträngteorin till fem. I vad som kallats den andra supersträngrevolutionen i slutet av förra milleniet kunde man hitta "dualiteter" mellan dessa fem kandidater, samt ytterligare en som funnits sen gammalt, supergravitationsteorin. Bakom dem alla tycktes en hägrande moderteori finnas, M-teorin.

Men teoretikerna skulle överraskas av sina matematiska lösningar ännu en gång. Det visade sig att det mellan de nu totalt sex lösningarna fanns ett kontinuum av lösningar för M-teorins så kallade vakuumtillstånd. Det innebar att moderteorin var en best med inte sex ben, inte med tiotusentals fötter, utan med ett reellt oändligt antal skiftande skepnader.

Vilka svar kan en sådan teori ge oss om vårt ändliga tillstånd? Den världsbild som skymtar fram beskriver Susskind som ett landskap. Men det är ett ytterst märkligt landskap. Det är ett landskap som består av det vi brukar kalla tomheten.

Alla fysiska teorier har ett grundtillstånd. Det lägsta tillståndet om man så vill. Fysikerna kallar det vakuumtillståndet. De andra tillstånden en modern fysisk teori beskriver är elementarpartiklarna, naturkrafterna samt naturens symmetrier. I samtliga fall utgår beskrivningarna från ett enda unikt vakuumtillstånd.

Supersträng-/M-teorins ekvationer ger lösningar med supersymmetriska partiklar och masslösa fält. Antalet lösnigar är oändligt många och ingen av dem motsvarar den värld vi ser omkring oss. Vår vanliga värld är inte supersymmetrisk. Teoretikerna letar därför efter "öar" bland alla de supersymmetriska lösningarna som inte är supersymmetriska, utan vakuum utan supersymmetriska partiklar. Dessa utgör då ett landskap som kan läggas till grund för fortsatta beskrivningar av den materiella världen. Susskind tror att "landskapet" består av ett ändligt men oerhört stort antal öar. Han talar om googleplexer. Det är fullständligt löjligt stora tal som kan skrivas som 10 upphöjt med ett tal med hundra siffror.

Med så stora tal är det oundvikligt att någon av alla dessar öar i landskapet har betingelser som leder till vårt universum. De senaste idéerna inom supersträngteorin verkar vara att allt kan beskrivas som matematiska resonansfenomen i en slags Matrix där slumpen styr!

Jag vet inte om jag med detta vill uppmana till att använda ledigheten under helgerna att titta på Matrixfilmerna. Själv har jag beställt böcker för att kunna avsluta Närvarotemat på ett snyggt sätt. De första tre delarna av Närvaroboken ligger nu ute för samlad läsning. Populär Världsbildsvetenskap återkommer med nya nummer en bit in på det nya året. God helg!

Referens: http://arxiv.org/abs/hep-th/0302219