콜로 주 아스펜에서 폭풍우가 치는 여름 밤에 함께 일하면서 한 쌍의 물리학자가 이후 30 년이 지났으며, 현론이“모든 것의 이론”이되기 위해 필요한 것이 무엇인지 알 수 있음을 깨달았습니다.
.마이클 그린 (Michael Green)은 존 슈워츠 (John Schwarz)에게 썬더가 격렬 해지면서 이론의 내부 일관성에 대한 증거를 망치게했다고 회상했다.
그날 밤 그들의 수학은 본질적으로 겉보기에 화해 할 수없는 중력 및 양자 역학을 포함한 모든 현상이 작고 진동하는 에너지 루프 또는“줄”의 고조파에서 발생할 수 있다고 제안했다. 이 작품은 끈 이론 혁명을 일으켰고 궁극적 인 자연 이론의 문을 두드리고 있다고 믿는 세대의 전문가들을 낳았습니다. 그러나 오늘날에는 여전히 대답이 없습니다. 기본 입자의 핵심에서 떨림으로 말하는 줄은 너무 작아서 이론을 실험적으로 확인할 수 없을 것입니다. 끈의 끝없는 레퍼토리와 함께 우주 지브의 관찰 된 특징은 거의 반증 할 수 없습니다.
Green과 Schwarz의 신문 출판물“이번 달 30 년 전”이라는 문자 이론가이자 인기 과학 작가 Brian Greene은 Smithsonian Magazine 에 썼습니다. 1 월,“재고를 받기 위해 순간을 짜내는 순간을 만들어냅니다. 현악 이론이 현실의 깊은 법을 드러내고 있습니까? 또는 일부 비난 자들이 주장한 것처럼, 그것은 세대의 물리학자를 부수어 한 수학적 신기루입니까?” Greene은 문자열 이론이 그의 생애에“데이터에 직면 할 것”이라는 의심을 표명하지 않았다.
그러나 최근에 일부 현악 이론가들은 언젠가이 질문에 대답하기를 희망하는 새로운 전술을 개발하기 시작했습니다. 전통적인 테스트가 부족하여 다른 경로로 문자열 이론의 검증을 찾고 있습니다. 중력 법칙과 양자 역학의 법칙을 번역하는 이상한 수학 사전을 사용하여 연구원들은 양자 역학과 중력을 결합한 이론이 충족해야한다고 말하는“일관성 조건”이라는 특성을 식별했습니다. 그리고 매우 단순화 된 상상의 세계에서, 그들은“양자 중력”의 유일한 일관된 이론이 현을 포함한다는 증거를 발견했다고 주장합니다.
많은 연구자들에 따르면,이 연구는 앨버트 아인슈타인의 일반적인 상대성 이론에 의해 포착 된 바와 같이, 끈 이론이 은하, 별, 행성의 규모에 대해 중력의 알려진 형태를 재현 할 수있는 유일한 수학적으로 일관된 양자 중력 이론 일 수 있다는 수십 년 전의 의심에 대한 약하지만 구체적인지지를 제공한다. 그리고 현악 이론이 유일한 접근법이라면, 그 지지자들은 물리적 증거가 있거나없는 것이 사실이라고 말합니다. 이 계정에 의해 문자열 이론은“도시의 유일한 게임”입니다.
Cornell University의 이론적 물리학자인 Tom Hartman은 최근 작품을 따르고있는 Tom Hartman은“큰 문자열과 같은 모델이 일반적인 상대성과 양자 역학과 일치하는 유일한 것임을 증명하는 것은 어느 정도는 그것을 확인하는 방법이 될 것입니다.
그들이 성공한다면, 연구원들은 그러한 증거가 현론이 옳다는 논란의 여지가있는 증거로 여겨 질 것이라고 인정합니다. 영국 더럼 대학교 (Durham University)의 교수 인 Mukund Rangamani는“ '올바른'은로드 된 단어입니다.
지금까지 이론가들은 끈 이론이 우리 우주와는 크게 다른“도시”의 특정 조건을 충족시키는 유일한“게임”이지만, 그들의 기술이 다소 현실적인 물리적 세계로 일반화 될 것이라는 낙관적입니다. 몬트리올의 McGill University의 물리학 교수 인 Alex Maloney는“우리는 다른 환경과 여러 종류의 이론에 대한 '현악 범용'추측에 대한 증거를 계속 축적 할 것입니다.
한편, 외부 전문가들은 현재의 결과에 근거하여 결론으로 넘어가는 것에 대해 경고합니다. 하버드 대학교 (Harvard University)의 방문 교수 인 매트 스트라 슬러 (Matt Strassler)는“이 논문들이 흥미로운 시도라는 것은 분명하다. “그러나 이것들은 실제로 증거가 아닙니다. 이것들은 논쟁입니다. 계산이지만 특정 장소에는 족제비 단어가 있습니다.”
String Theory 's Rival의 지지자 인“루프 양자 중력”이라는 약자 접근법은이 작품이 현실 세계에 대해 우리에게 가르쳐 줄 것이 거의 없다고 생각합니다. 프랑스 마르세유의 이론 물리학 센터의 루프 양자 중력 연구원 인 카를로 로벨리 (Carlo Rovelli)는“그들은 이론의 문제를 해결하려고 노력해야한다”고 말했다.
미스터리 이론
지난 세기 동안 물리학 자들은 4 개의 자연의 세력 중 세 가지를 강하고 약하고 전자기를 기본 입자의 형태로 추적했습니다. 중력만이 크게 남아 있습니다. 알버트 아인슈타인 (Albert Einstein)은 일반 상대성 이론에서 공간과 시간의 부드러운 곡선으로 중력을 주조 :사과는 지구상의 무게로 인해 지구를 향해 떨어져 지구를 향해 떨어집니다. 이 그림은 거시적 척도에서 중력을 완벽하게 포착합니다.
그러나 충분한 단위로 공간과 시간은 의미를 잃고 의미를 잃고 입자가 "위치"와 같은 명확한 특성을 갖지 않는 양자 역학의 법칙은 확률 만 인수합니다. 물리학 자들은 양자 필드 이론이라는 수학적 프레임 워크를 사용하여 입자들 사이의 확률 적 상호 작용을 설명합니다. 무게의 양자 이론은 "중력"이라는 입자에서 중력의 기원을 설명하고 그들의 행동이 일반 상대성의 시공간 곡선을 생성하기 위해 어떻게 행동이 확장되는지 보여줍니다. 그러나 이런 식으로 자연의 법칙을 통일하는 것은 엄청나게 어려운 것으로 입증되었습니다.
문자열 이론은 1960 년대에 처음으로 쿼크라고 불리는 기본 입자가 분리되지 않은 이유에 대한 가능한 설명으로 처음 발생했지만 대신에 양성자, 중성자 및 기타 복합 "Hadrons"를 형성하기 위해 함께 결합했습니다. 이론은 쿼크가 자유 플로팅 지점이 아닌 문자열의 끝을 형성하기 때문에 쿼크를 당길 수 없다고 주장했다. 그러나 논쟁은 결함이있었습니다. 일부 Hadrons는 쿼크 쌍과 반 쿼크 쌍으로 구성되며 그럴듯하게 끈이 닮은 끈으로 구성되지만 양성자와 중성자에는 세 개의 쿼크가 포함되어 있으며, 3 개의 끝이있는 끈의 추악하고 불확실한 그림을 불러냅니다. 곧 쿼크의 다른 이론이 나타났습니다. 그러나 아이디어는 열심히 죽고 캘리포니아 기술 연구소 (California Institute of Technology)의 Green, 런던 대학교, 슈워츠를 포함한 일부 연구자들은 현악 이론을 계속 발전 시켰습니다.
.문제가 빨리 쌓여있었습니다. 문자열의 진동이 물리적으로 이해되기 위해서는 이론은 일상적인 경험의 길이, 너비 및 깊이보다 훨씬 더 많은 공간 치수를 요구하며, 현악기 이론가들은 카펫의 더미와 같이 현실의 모든 지점에서 6 개의 추가 치수를 매듭으로 만들어야한다고 가정합니다. 그리고 추가 차원을 매듭시키는 수많은 수많은 방법이 다른 거시적 패턴에 해당하기 때문에, 우리 우주에 대한 거의 모든 발견은 문자열 이론과 호환되는 것처럼 보일 수 있으며, 예측력을 무너 뜨릴 수 있습니다. 더욱이 1984 년에 사물이 서서 알려진 모든 버전의 문자열 이론에는“이상”으로 알려진 무의미한 수학 용어가 포함되었습니다.
.플러스 측면에서 연구원들은 줄의 특정 진동 모드가 중력의 탐욕스러운 양자 공급 업체 인 중력의 프로파일에 맞는다는 것을 깨달았습니다. 그리고 1984 년 아스펜에서 열린 폭풍우가 치는 밤에 그린과 슈워츠는 그레이 비톤이 특정 버전의 스트링 이론에 대해 문제가있는 이상을 정확하게 취소한다는 방정식에 용어를 기여했다는 것을 발견했다. 이 발견은이 버전이 수학적으로 일관된 양자 중력 이론 일 가능성을 높이고“첫 번째 슈퍼 스트링 혁명”으로 알려진 활동의 급증에 도움이되었습니다.
.그러나 다른 버전의 String Theory는 또한 이상이없는 인증을 받기 전에 1 년이 지났습니다. 모두 10 년 말까지 5 개의 일관된 문자열 이론이 발견되었습니다. 일부는 닫힌 문자열로 입자를 고려했으며, 다른 일부는 그것들을 매달려 끝이있는 열린 현으로 묘사했으며, 다른 일부는 끈의 개념을“d- 브레인”으로 알려진 고차원 대상으로 일반화했으며, 이는 수많은 치수에서 떨리는 막과 유사했습니다. 다섯 줄의 이론은 부의 당혹스러운 것처럼 보였다.
다음 주요 획기적인 혁신은 1995 년 뉴저지 주 프린스턴에서 열린 고급 연구 연구소의 에드워드 위튼 (Edward Witten)이 유명한 강의에서 다섯 줄의 이론이 모두 수학적으로 연결되어 있으며 동일한 모든 공모가있는 마스터 이론의 조각이어야한다고 주장했다. Witten은 그것을 m-theory라고 명명했습니다. m 원래 막을 언급 한 것으로 보이지만 Witten은 m 의 진정한 의미를 암시했습니다. 알려진 부분의 합을 능가하는 것으로 보이는 이론을 더 잘 이해하고 있습니다. 데이비스 캘리포니아 대학교의 양자 중력 전문가 인 스티브 칼립 (Steve Carlip)은“ '미스터리'를 위해 서있는 농담이있었습니다. 무엇이든 m 현악 이론의 모든 징후의 어머니는 통일의 꿈을 회복 시켰습니다.
Strassler는“사람들은 다양한 유형의 현론 이론을 공부하는 데 수십 년을 보냈으며 일관된 이론이 몇 개 밖에 없다는 것을 알았습니다. “아마도 그것이 존재할 수있는 유일한 것일 수도 있습니다. 아마도 양자 중력 이론이 하나 뿐이고 m 이론이 있습니다.”
어항 우주
Witten의 M-Atheor를 제안한 지 2 년 만에 아르헨티나 계 미국인 물리학 자 Juan Maldacena는 이번에는 현과 포인트 입자 사이의 또 다른 놀라운 관계를 발견했습니다. Maldacena의 연구는 특정 조건에서 중력을 포함하는 이론, 현악 이론 등이있는 이론은 중력이없는 양자 필드 이론으로 직접 번역 될 수 있다고 제안했다.
.이론의 가장 간단한 표현에서“특정 조건”은 앤티 데트 시터 (ADS) 공간으로 알려진 가상의 풍경을 필요로하며, 제곱은 경계를 향해 더 작고 작아지면서 어안 렌즈를 통해 보는 그래프 용지와 유사합니다. ADS 공간에서 중력이 어떻게 작동하는지 설명하는 이론은 해당 우주의 경계의 포인트 입자를 나타내는 동등한 "CFT (Conformal Field Theory)"(CFT)로 변환 될 수 있습니다. 이 연결을 통해 연구원은 해당 CFT를 조사하여 양자 중력을 연구 할 수 있습니다. 예를 들어, 그들은 CFT와 함께 놀아서“ADS3”공간에서 양자 중력 이론의 특성을 계산할 수 있습니다. Rangamani는“ADS3에서 양자 중력을 찾는 목표는 올바른 컨 포멀 필드 이론을 찾는 데 번역 될 수 있습니다.
12 월에 서로 며칠 내에 게시 된 가장 최근의 두 논문에서, Rangamani와 Maloney가 이끄는 별도의 그룹은 간단한 ADS3 우주 클래스에서 기본 대상 (문자열이든 관계없이)을 연구하기 시작했습니다. 그들은이 우주들이 극도로 뜨거워지면서 그 내부의 물체는 기하 급수적으로 증가 할 수있는“상태”를 겪게 될 것임을 발견했습니다.
.이 행동은 현 이이 우주에서 기본 대상이라면 정확히 기대할 수있는 것입니다. 더운 우주는 줄이 새로운 방식으로 진동하고 자신을 배열 할 수있게하므로 뜨겁고 끈끈한 우주에는 많은 상태가 있습니다. 대조적으로 포인트 입자는 고온에서 훨씬 덜 다양합니다. Rutgers University의 물리학 박사 과정 인 Christoph Keller는“우리는 많은 주를 받고 있습니다. “원칙적으로, 그것은 많은 국가를 가진 현악 이론이 아닌 또 다른 이론이 있습니다. 우리는 그러한 사례를 모릅니다.”
일부 사람들은 고온 에서이 오케스트라가 ADS3에서 문자열 또는 "문자열 같은"양자 중력 이론의 보편성에 대한 사례를 강화한다고 주장합니다. Hartman은“이 일관성 조건에서 나올 수있는 유일한 문자열 이론이라고 말하면서 아무도 갈 수 없지만 끈과 같은 것들이 있다는 증거가있다”고 Hartman은 말했다.
Strassler에 따르면 저자의 주장에서“족제비 단어”는 더 복잡한 경우에서 상태의 정확한 밀도를 계산하지 않았다는 사실을 중심으로한다. 그러나 단지 숫자가 점 입자로 구성된 우주에 대해 예상보다 높았다는 것을 보여 주었다. Strassler는“그리고 단지 주 밀도의 밀도를 찾는 것뿐입니다. 그에 대한 증거가 있는지 모르겠습니다. "이것은 단지 하나의 재산 일뿐입니다."
한편, 루프 양자 중력 연구원들은 ADS3에 대한 결과가 우리 자신의 우주에서 양자 중력의 본질에 대한 힌트를 제공한다는 전제에 반대합니다. 그들은 ADS/CFT 서신 자체가 입증되지 않았다는 점에 주목합니다. 단지 추측 일뿐입니다 (광범위한 지원을받은 사람 임에도 불구하고). 더 중요한 것은, 광고 공간이 평평한 공간과 크게 다르고, 두 개의 공간 치수를 가진 우주는 3 개가있는 것보다 훨씬 간단하다. 온타리오 주 워털루에있는 주변 연구소의 창립 및 선임 교수 인 Lee Smolin은“세계는 2+1 차원이 아닙니다. "그리고 그 경우에도, 현악 이론과는 전혀 관련이없는 양자 중력의 공식화 형태로 문자열 보편성 추측에 오랫동안 반음이 존재했다." (현악 이론가들은이 특별한 2+1 중력 이론이 실제 세계의 양자 중력과 중요한 방식으로 다르다고 주장한다.)
그러나 연구자들은 또한 어항 우주 인 ADS4의 양자 중력에 ADS/CFT 통신을 적용했지만 우리 자신과 같은 수의 차원을 가진 것입니다. 2011 년, 현재 고급 연구 연구소 교수 인 Maldacena는 당시 그의 학생 인 Alexander Zhiboedov는 문자열 이론이 대규모 상대성 이론을 재현하는 특정 기능을 갖춘 유일한 양자 중력 이론이라는 증거를 발견했습니다. 연구원들은 2014 년 논문에서 더 나아 갔으며, 모든 차원과 시공간 지오메트리에서 특정 문자열과 같은 속성을 가진 이론만이 인과성을 충족 시킨다고 주장했다. 하버드 대학교 (Harvard University)의 박사후 연구원 인 Zhiboedov는“이것은 문자열 이론이 도시에서 유일한 게임이라는 가설에 근거하여 기대할 수있는 것입니다.
현재까지의 결과는 적어도 상황에 따라 "문자열 같은"이론의 존재를 뒷받침하는 것으로 보인다. 문자열 이론가들에 따르면, 문자열 같은 이론은 문자열 이론 일 가능성이있는 것처럼 보이며, 문자열처럼 진동하지만 하나는 아니기 때문에 객체를 묘사하기가 어렵 기 때문입니다. 그러나 어쨌든 문자열 이론으로 간주되는 것은 무엇입니까? m-theory 란 무엇입니까? 비평가들은 M- 이론을 사용하여 양자 중력에 대해 물어볼 수있는 모든 질문에 대답하거나 모든 상황에서 자연이 어떻게 작동하는지 보여주는 방법을 아무도 모른다고 지적했다. 끈 이론가들은 정확히 그 뒤에있는 것을 배우지 않고 올바른 문을 두드리고 있다고 확신 할 수 있습니다.
지금까지 그들은 계산을 위해 특별하고 수학적으로 다루기 쉬운 테스트 근거를 선택하고 선택했습니다. "정렬되지 않은"양자 중력 전문가라고 생각하는 Carlip은“아무 문제가 없습니다. 실험 물리학에서,“당신은 할 수없는 실험이 아니라 할 수있는 실험을합니다.” Carlip은“결과가 어느 정도까지 양자 중력의 일반적인 특성이며,이 특별한 단순화의 결과는 어느 정도까지도”
입니다.문자열 이론가들은 ADS/CFT 도구를보다 일반적인 클래스의 가상 세계에 적용 할 때 STRISTY 결과가 계속 나타날 것으로 기대하는 것 같습니다. (그들은 스트링 보편성에 대한 증거를 찾는 데 똑같이 흥분 할 것이라고 말한다.) Maloney에 따르면, 광고 공간의 양자 중력 이론이라는 모든 증거는“매우 강력한 증거”라고 말하면서 우리와 같은 기하학적으로 평평한 우주에서도 마찬가지라는“매우 강력한 증거”입니다.
.그러나 평평한 우주의 증거에는 완전히 새로운 도구가 필요합니다. 우리의 우주는 광고 공간과 마찬가지로 공간 경계가 없습니다. 그 경계는 미래의 시간에 있습니다. 우주의 지오메트리를위한 ADS/CFT와 같은 도구의 개발은 유아기에 남아 있습니다. 스트링 범용의 전체 증거 또는 반박으로가는 길은 길다. 현재 Zhiboedov는 다음과 같이 말했습니다 :“이것은 믿음, 꿈, 기대입니다. 이 분야의 작업을 기반으로 한 느낌입니다.”
수정 :이 기사는 2015 년 2 월 21 일에 Lee Smolin의 제목을 수정하기 위해 개정되었습니다. 그는 온타리오 주 워털루에있는 주변 연구소의 창립 및 선임 교수진입니다.
참고 :이 기사는 2015 년 3 월 1 일에 업데이트되어 2+1 Quantum Gravity 이론에 대한 추가 상황을 제공합니다.
