kozmos.hr
Jeste li znali?

Što je teorija struna i što nalaže?

Znanstvenici pomoću kvantnog računala proučavaju što se nalazi u crnim rupama te razmatraju kvantnu gravitaciju. Izvor: Depositphotos.com.
objavljeno

Moderna fizika rezultat je stoljeća međusobne suradnje znanstvenika, ali još uvijek postoje brojna pitanja na koje pokušava odgovoriti. Jedno od najvećih pitanja je: Od čega se sastoji sve u svemiru? Jedan od mogućih odgovora nalazi se u modelu koji želi promijeniti naše mišljenje na vrlo sitnoj razini. Upoznajmo se s teorijom struna.

 

Standardni model i teorija struna

Kako bismo razumijeli bilo kakve modele i teorije, bitno je znati jednu činjenicu. Bilo kakav pokušaj opisivanja fenomena u fizici polazi od već prijašnje postavljenih shvaćanja o međudjelovanju elementarnih čestica. Drugim riječima, temelj fizici je “teorija svega”, jer sve u svemiru sastoji se od elementarnih čestica. Današnja temeljna razumijevanja u fizici temelje se na tzv. standardnom modelu. Ovaj model objašnjava načine na koje elementarne čestice međusobno djeluju. Glavna pretpostavka standardnog modela je da su elementarne čestice jednodimenzionalne točke. Međutim, takvim polazištima model je naišao na veliku prepreku – gravitaciju.

Od uvođenja Einstenove teorije relativnosti, standardni model nije uspio matematički smisleno opisati interakcije čestica pod utjecajem gravitacije. Prema nekima, ovaj model počeo se smatrati zastarjelim. Zbog svoje nemogućnosti spajanja teorije relativnosti s teorijom kvantne mehanike, nastala je potreba za postavljanjem novog modela. Teorija struna postala je alternativa standardnom modelu, a tijekom vremena pokazala se kao moguće rješenje ovom problemu.

Slika cnre rupe
Standardni model nikad nije uspio ukomponirati djelovanje gravitacije u načela kvantne mehanike. Primjerice, crne rupe još uvijek nije moguće precizno opisati. Izvor: NASA.

 

Teorija struna – osnovne postavke

Prije opisivanja teorije struna, važno je znati da znanstvenici ne mogu sa sigurnošću odrediti izgled elementarnih čestica. Zbog principa neodređenosti, jedino možemo vidjeti mutne slike koje nam pokazuju da čestice postoje, ali ne kako one točno izgledaju. Na osnovu toga, fizičari jedino mogu teorizirati. Teorija struna, kao alternativa standardnom modelu, nalaže da elementarne čestice nisu točke, već strune. Drugim riječima, elementarne čestice izgledaju kao iznimno tanke niti.

 

Slikoviti prikaz isprepletenih struna u tamnoj pozadini
Zamišljeni prikaz međudjelovanja različitih struna. Strune, koje su složenije po svojoj prirodi od točaka, odgovaraju na mnoga prijašnja pitanja.
Izvor: Depositphotos

 

Prema ovoj teoriji, čestice nastaju različitim vibriranjima struna. Svaka različita vibracija proizvela bi različite elementarne čestice. U samom početku, teorija struna nije pokazivala dosljednost u svojim matematičkim jednadžbama. Međutim, napredovanjem i ustrajnošću znanstvenika koji su vjerovali u njezin potencijal, teorija struna uspjela je prebroditi svoje početne prepreke. U današnjem svijetu, velik broj znastvenika je smatra mogućom alternativom standardnom modelu. Postala je matematički dosljedna, a najvažnije od svega, uspješno uključuje i opisuje gravitaciju koju je desetljećima bilo nemoguće smisleno ukomponirati u standardni model.

 

Prepreke i glavni nedostaci

Iako ima izglede da zamijeni trenutni model razumijevanja elementarnih čestica, teorija struna trenutno ima dosta nedostataka i prepreka. Možda najveća prepreka je činjenica da ova teorija po svojoj prirodi zahtijeva postojanje 11 dimenzija kako bi funkcionirala. U usporedbi s našom trodimenzionalnom percepcijom fizičkog svijeta (uz četvrtu vremensku dimenziju), promatranje stvarnosti u 11 dimenzija predstavlja problem koji znanstvenici još pokušavaju odgonetnuti. Štoviše, trenutni doprinosi teoriji struna ostaju samo u teoriji. S trenutnom tehnologijom jednostavno nije moguće primijeniti teoriju struna u praksi i dokazati je.

Sve u svemu, teorija struna je matematički pravilna, objašnjava međudjelovanja pod utjecajem gravitacije i jednog dana bi mogla objasniti kako sve u fizičkom svijetu nastaje. Međutim, trenutno je koče drugi problemi koje znastvenici još uvijek pokušavaju riješiti. Ako teorija struna prebrodi sve glavne prepreke, jednog dana imat ćemo teoriju koja će moći predvidjeti i opisati sve oko nas.

 

 

Izvori:

  • Encyclopaedia Britannica (27. svibnja 2021.). String theory.
  • Live Science (20. ožujka 2019.). What Is String Theory?

Ja sam Marko Matas. Diplomirao sam studij pedagogije i nastavničkog smjera anglistike u Zadru. Bez obzira, vrlo sam znatiželjan te obožavam istraživati i druge znanosti. U slobodno vrijeme najviše proučavam astronomiju, povijest i biologiju te pronalazim manje poznate činjenice o istima.