Il conflitto teorico
L'eterna diatriba tra quantistica e relatività porta alla necessità di una loro unione. Unione che allo stato attuale è ancora ben distante dall'essere realizzata e compresa. La Lunghezza di Planck è la discriminante per l'applicazione delle formule
Che la meccanica quantistica non riesca a raccordarsi con la Relativita ' Generale è problema oramai del tutto noto e accettato ma la quantistica non è stata vista sempre di buon occhio: pensare che l'universo possa essere spiegato da una funzione di probabilità anziché da una legge scientificamente sempre valida ed esatta fece sbottare persino Albert Einstein in un "Dio non gioca a dadi" che ha fatto la storia del dibattito.
Tuttavia, proprio come la Relatività Generale riesce a spiegare in maniera molto precisa - e sempre più confermata - i fenomeni che osserviamo su scale "macro", così la meccanica quantistica è un ottimo strumento per la predizione e la spiegazione di ciò che avviene su scale microscopiche, quantistiche appunto.
Oggi le due teorie vengono impiegate su scale differenti: quando si tratta di dimensioni macroscopiche ci si riferisce alla Relatività Generale mentre quando le dimensioni si fanno anguste ci si affida alla meccanica quantistica. Qualcosa, però, non va bene, perché se si prova a vedere le due teorie insieme ci si accorge che queste si scontrano e vanno in antitesi. E non è un esercizio puramente teorico: si pensi ad un buco nero oppure all'universo al momento del Big Bang : siamo di fronte a due oggetti piccolissimi eppure molto massicci, quindi dovremmo poter applicare entrambe le teorie. E' proprio per questo che non sappiamo quali regole valgono all'interno di una singolarità quale quella di un buco nero o quella dell'universo ai tempi del Big Bang. C'è un valore che assumono a volte le relazioni e che rappresenta la disperazione dei teorici: infinito. Molto spesso, applicando le due leggi insieme, la probabilità quantistica che un certo evento si verifichi diventa infinita e già da qui si capisce come esista un errore di fondo, visto che già una probabilità del 101% è del tutto errata. Stessa cosa accade alle equazioni della Relatività. Lo stesso Einstein fu il primo a cercare una teoria in grado di unificare le due branche di scienza, senza tuttavia giungere a risultati e purtroppo dai suoi tempi ad oggi ben poco è cambiato. Oggi sappiamo per certo che prima o poi, a qualche infinitesimo valore percentuale, la Relatività cesserà di funzionare ma le migliori stime a oggi ottenute, quelle ottenute dalla sonda Cassini, non sono ancora riuscite a trovare questo limite.
Quale è questo conflitto?
Dal principio di indeterminazione della meccanica quantistica sappiamo che di una particella possiamo conoscere soltanto la posizione oppure la velocità, non tutte e due le grandezze insieme, ed è per questo che ci si riferisce a funzioni probabilistiche. Inoltre, più aumenta la precisione con la quale determiniamo uno dei due parametri e più perdiamo precisione nella stima dell'altro, e siamo costretti a funzioni probabilistiche molto più aleatorie. E questo accade ovunque: ogni spazio è pieno di un tumultuoso movimento di tipo meccanicistico, con piccolissime fluttuazioni di energia che formano coppie di materia ed antimateria per poi sparire subito, insieme, rilasciando l'energia che li aveva creati. E questo accade ovunque, anche negli spazi vuoti. Prendiamo Albert Einstein e sentiamo dire che in assenza di massa lo spazio è piatto. Prendiamo un vuoto cosmico, privo di massa : è relativisticamente piatto, non c'è massa, non c'è curvatura, non c'è assolutamente nulla. Prendiamo una parte di questo spazio ed applichiamo uno zoom: ancora piatto. Un altro zoom ed ancora uno spazio piatto. Zoomiamo fino a raggiungere la scala adatta alla meccanica quantistica e ci accorgiamo che si tratta in realtà di un immenso brulicare di coppie di materia ed antimateria che nascono e muoiono a ritmi forsennati.
Nello spazio vuoto della Relatività Generale una assenza di massa equivale ad una assenza totale di forza di gravità, ma per la meccanica quantistica l'assenza di gravità è soltanto un valore medio perché nel momento in cui materia ed antimateria si formano vengono ad assumere una massa che esercita attrazione gravitazionale. Più restringiamo lo spazio, inoltre, e più le fluttuazioni quantistiche aumentano perché la materia odia essere messa con le spalle al muro. Dal momento che la massa distorce lo spazio, quindi, anche in quel momento lo spazio sarà leggermente distorto dalle particelle quantistiche, cosa che invece la Relatività Generale nega semplicemente perché secondo lei lì non c'è nulla. La misura al di sotto della quale le due teorie iniziano a fare a pugni è detta lunghezza di Planck.
La lunghezza di Planck è la lunghezza alla quale cessano di essere valide le idee classiche sulla gravità e sullo spazio-tempo e prevale la meccanica quantistica. Equivale a un milionesimo di miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo di centimetro (10-33 cm).
Ora, ci sono due approcci possibili. Il primo ci dice che una dimensione così piccola ha poco senso, quindi si prende atto che le due teorie fanno a pugni ma non fa nulla perchè basta applicarne una o l'altra in base alla scala. E poi c'è chi pensa che il fatto che le due più grandi ed affidabili teorie costruite dall'uomo contrastino tra loro è sintomo che l'uomo non abbia ben chiaro come stanno le cose all'interno dell'universo, ed allora ci studia sopra.
I fautori della teoria delle Stringhe ritengono che la propria creatura, peraltro ancora ad uno stadio del tutto di gestazione e ancora lontana dal poter essere sperimentata, riesca a risolvere la faccenda. A volte si parlerà di teoria delle superstringhe altre volte, per semplicità, di teoria delle stringhe. Il super è dovuto al fatto che la teoria abbraccia forze e materia, in ragione di una supersimmetria che si è aggiunta durante l'evoluzione della iniziale teoria delle stringhe.
Ultimo aggiornamento del: 23/04/2020 12:48:23
La Teoria delle Stringhe
Un universo fatto di particelle non puntiformi ma composto di stringhe, le cui vibrazioni e oscillazioni riescono a spiegare tutte e quattro le forze che dominano l'universo. In questi termini anche il conflitto tra micro e macro viene a cadere.
Cosa sono le stringhe
Innanzitutto occorre definire una stringa. Tutti i giorni abbiamo a che fare con almeno una stringa, cioè quella con la quale ci allacciamo le scarpe. Non è però questa la stringa che intende la teorie delle stringhe sebbene anche questa sia formata da stringhe così come vogliamo intenderle. La teoria classica afferma come le più piccole parti che compongono la materia siano puntiformi e siano rappresentate dalle particelle quantistiche, dai quark. La teoria delle stringhe sostiene invece che per ora siamo arrivati ai quark soltanto perché non abbiamo i mezzi per guardare particelle ancora più piccole, proprio come un tempo si pensava che la più piccola particella fosse la molecola, poi l'atomo, poi i protoni, ecc. Se l'uomo avesse strumenti adatti a scendere ancora più in basso si accorgerebbe - sempre secondo i fautori della teoria in oggetto - che esistono elementi più piccoli fatti di energia e definiti stringhe, rappresentanti quindi la struttura di base di tutta la materia nota. Non riusciamo a vederle poiché le stringhe sono grandi più o meno come la lunghezza di Planck, ovvero 1022 volte più piccola di un nucleo atomico.
La stringa è una entità energetica unidimensionale, infinitesima ma di dimensioni non nulle che può formare anelli.
Di cosa è fatta una stringa? Ovviamente di niente, perché se avesse un componente sarebbe questo l'elemento base della materia e non più la stringa. Ne segue che le stringhe sono composte da "nulla", come le lettere dell'alfabeto: le parole sono composte di lettere, ma le lettere non sono composte di niente, sono lettere e basta, i mattoni con i quali si costruiscono parole, frasi, libri e siti web.
Una piccolissima entità quindi, la più piccola dell'universo: un minuscolo cerchietto o filamento che vibra, dotato quindi di una estensione seppur infinitesimale e - di conseguenza - non puntiforme come relatività generale e meccanica quantistica sostengono per le particelle fondamentali.
Stringhe e vibrazioni
Una caratteristica fondamentale delle stringhe è data dalle loro vibrazioni: oscillano con infinite possibilità di movimento. La modalità di oscillazione di una stringa determina la massa, la carica e la forza della particellache la stringa forma. Contrariamente alla teoria classica, che vede oggetti diversi come gluoni, gravitoni (ancora non trovati né tantomeno caratterizzati gravitazionalmente), elettroni, ecc... la teoria delle stringhe vede sempre un solo elemento, la stringa, che vibra in vari modi dando luogo a masse, cariche e forze differenti. Quindi non è corretto parlare di particella fondamentale, per definizione priva di dimensione, dal momento che si tratta pur sempre di una stringa unica, unidimensionale, che vibra in maniera differente. Il concetto è tuttavia intuitivo, quindi si continuerà a parlare di diverse particelle a voler significare le diverse modalità con le quali una stringa può vibrare.
Che c'entra la massa ? La vibrazione, ovviamente, ha una frequenza ed una lunghezza di onda : maggiore è la frequenza, e quindi minore la lunghezza d'onda, e maggiore sarà l'energia della stringa in vibrazione. Dalla Relatività Ristretta sappiamo che energia e massa sono equivalenti (E = mc2), quindi particelle pesanti sono quelle che hanno la stringa che oscilla più freneticamente. Conseguenza? Più la stringa vibra e maggiore sarà la sua attrazione gravitazionale, dal momento che maggiore sarà la sua massa.
Lo stesso discorso, anche se meno immediato, può essere portato avanti per le altre forze dell'universo dal momento che si può dimostrare come anche la forza elettromagnetica e quelle nucleari debole e forte possano essere spiegate con le vibrazioni delle stringhe. Le vibrazioni quindi riescono a riprodurre le caratteristiche fondamentali di gluoni, fotoni, bosoni di gauge e persino dell'introvabile gravitone. L'unica cosa che serve per calcolare la vibrazione è conoscere la tensione applicata alla stringa per farla vibrare. L'energia della particella che risulta dalla vibrazione è inversamente proporzionale alla tensione applicata. Tanto per fare un esempio, la gravità è la forza più debole delle quattro quindi il fantomatico gravitone ha una energia molto bassa e la tensione da applicare alla stringa è (inversamente proporzionale) a dir poco gigante: 1039 tonnellate, detta tensione di Planck.
Le quantità minime di energia sono proporzionali alla tensione, e dal momento che questa è gigantesca anche le energie in gioco lo saranno. L'unità di base è detta energia di Planck, talmente grande che se convertita in massa (sempre tramite E = mc2), troviamo una massa pari a 1019 masse protoniche (massa di Planck). Ne segue che la massa di una stringa in vibrazione deve essere pari ad un multiplo della massa di Planck.
La massa di Planck è la massa di una ipotetica particella che ha lunghezza d'onda pari a una lunghezza di Planck, e vale 10-8 chilogrammi.
Una domanda può nascere a questo punto: se questa è la massa minima, come fa la teoria delle stringhe a giustificare l'esistenza di particelle più leggere come i quark, i fotoni, e gli elettroni?
La meccanica quantistica ci dice che non possiamo conoscere posizione e velocità di un elemento nello stesso momento, come abbiamo visto (principio di indeterminazione), ciò significa che una stringa non potrà mai essere in uno stato di quiete altrimenti sarebbe possibile sapere quale è la sua velocità (zero) e la sua posizione. Quindi anche le stringhe sono soggette a fluttuazioni quantistiche, che guarda caso hanno energia negativa nel momento in cui riguardano una stringa. Quindi, una stringa è caratterizzata da una energia positiva dovuta alle sue oscillazioni naturali e da una energia negativa dovuta alle fluttuazioni quantistiche nei momenti in cui sembra in quiete: il risultato è una energia minore di quella derivante dall'oscillazione grazie a fenomeni di cancellazione. Ad esempio, per il gravitone si è trovato come la cancellazione possa essere totale, con conseguente energia totale pari a zero e quindi massa pari a zero. Questo è coerente con quanto visto: la gravità si trasmette alla velocità della luce e soltanto una particella con massa zero può andare alla velocità della luce.
La soluzione al conflitto teorico
Come fa la teoria delle stringhe a risolvere il conflitto visto in precedenza, che si scatena al di sotto della lunghezza di Planck?
Qui forse rimarrete delusi: non ci sono soluzioni di chissà quale genialità ma una sorta di "ignorare il problema" perché non influente.
Immaginiamo di dover riconoscere un oggetto soltanto con il tatto: se l'oggetto ha delle fessure più piccole delle nostre dita l'immagine che possiamo ricavare è soltanto esterna mentre un bambino, con dita più piccole, riesce a descrivere anche l'interno della fessura. Le dita vengono usate come sonde: più le sonde sono piccole e maggiori saranno i dettagli percepiti, quindi maggiore sarà la possibilità di conoscere l'oggetto. Negli acceleratori di particelle si utilizzano particelle che si pensano puntiformi come i fotoni. La teoria delle stringhe utilizza, ovviamente, le stringhe come sonda, dal momento che sono l'unità più piccola riscontrabile nella materia. Sappiamo che la stringa ha una grandezza definita in misura pari alla lunghezza di Planck, quindi non riuscirebbe a tastare dettagli più piccoli. Abbiamo letto finora che il contrasto tra meccanica quantistica e relatività generale si verifica a grandezze minori rispetto alla lunghezza di Planck le quali, quindi, sono irraggiungibili dalla nostra stringa.
E' per questo che non c'è conflitto: non c'è modo di andarlo a generare. Ciò che accade a grandezze inferiori alla lunghezza di Planck non sarà mai importante per una stringa, quindi può essere tralasciato con certezza. I teorici della teoria delle stringhe non considerano questa risposta una sorta di menefreghismo: sostengono invece che non dobbiamo impicciarci di ciò che accade sotto la lunghezza di Planck perché niente in natura ha modo di andarci a sbattere il muso, quindi semplicemente il conflitto non esiste. E' una pura invenzione delle due teorie padrone dei nostri tempi perché continuano a ragionare con particelle puntiformi anziché con le stringhe.
Ultimo aggiornamento del: 23/04/2020 12:58:47
L'universo delle stringhe
Stringhe al posto di particelle puntiformi portano a un universo diverso da quello previsto dalla teoria classica, un universo che si sposa con lo Spazio di Calabi-Yau e che si comporta in maniera poco concepibile per effetti non visibili
Come è fatto l'universo delle stringhe? Secondo il Modello Cosmologico Standard l'universo ha quattro dimensioni e già questo è stato digerito a fatica. Possiamo spostarci in tre direzioni: sopra-sotto, avanti-indietro, destra-sinistra. Qualsiasi altro spostamento fisico è una combinazione delle tre direzioni sopra esposte: se vado in diagonale percorro un tratto avanti ed un tratto verso destra (o sinitra), quindi ci siamo sempre mossi in una delle tre dimensioni spaziali possibili. La quarta, introdotta da Einstein, è il tempo. Le dimensioni sono quindi quattro e riusciamo a percepirle tutte, anche se al tempo ci abbiamo pensato molto tardi. Una prova? Per darci un appuntamento dobbiamo specificare una coordinata terrestre (Via Roma n.15, specificando le dimensioni avanti-dietro e destra-sinistra), una altezza (all'incrocio oppure al quinto piano, nella dimensione sopra-sotto) ed un orario. Non serve altro.
Per la teoria delle superstringhe questo non descrive tutto l'universo perché esistono altre dimensioni arrotolate che noi, dal nostro punto di vista, non riusciamo a vedere. Sono talmente piccole che durante i nostri movimenti ci spostiamo anche in queste dimensioni ma dal momento che sono arrotolate le circumnavighiamo miliardi di volte tornando sempre allo stesso punto. Quanto sono piccole queste dimensioni? Noi arriviamo a misurare fino ad un miliardesimo di miliardesimo di metro, quindi queste dimensioni arrotolate devono essere più piccole di questa infinitesima grandezza. La teoria è stata avanzata da due fisici, di nome Kaluza e Klein e per questo è nota anche come teoria di Kaluza-Klein. Una delle cose che stupisce di più consiste nel fatto che aggiungendo le relazioni delle nuove dimensioni alle relazioni classiche della relatività generale si ottengono le relazioni di Maxwell per la forza elettromagnetica.
Resta un fatto: dov'è la prova delle dimensioni più piccole? Ancora una volta si ha una prova al contrario, del tipo: dove è il divieto alla presenza di dimensioni arrotolate che non danno fastidio a nessuno e che non possono essere viste con i nostri mezzi? Di certo non è il modo più convincente di proseguire, perché possiamo anche credere che queste dimensioni siano abitate da piccolissimi omini arancioni che camminano a testa in giù tutto il giorno, ma in effetti la scienza molte volte ci pone di fronte ad aspetti - anche verificati - dei quali è impossibile accorgersi e che risultano del tutto strani rispetto al normale modo di pensare. Fatto sta che la teoria delle stringhe per esistere ha bisogno di queste dimensioni aggiuntive: senza di queste non avrebbe senso. Le stringhe che oscillano in tre direzioni spaziali - quelle tipiche del nostro universo conosciuto - vanno incontro a risoluzioni di equazioni che forniscono probabilità negative, il che è impensabile dal momento che una probabilità ha senso solo nell'intervallo 0%-100%. Per eliminare tutte le possibilità negative, le dimensioni nelle quali una stringa può vibrare non sono tre ma dieci, nella prima versione della Teoria delle Stringhe. Sono diventate undici con l'evoluzione del 1995 che ha avviato l'era della M-Theory. Le dimensioni aggiuntive sono quindi delle dimensioni piccolissime ed arrotolate, nelle quali soltanto una stringa può muoversi data la sua dimensione ridottissima. Noi non le vediamo nemmeno, ma la stringa ci sguazza e ci oscilla. L'universo quindi non ha quattro dimensioni, ma undici. Alcune domande sorgono spontanee, e la teoria ancora non sa rispondere: perché tre sono srotolate e le altre sono arrotolate? E poi, sono arrotolate soltanto le dimensioni spaziali o magari anche qualcuna temporale? La presenza di queste dimensioni esercita una influenza notevole sulle stringhe, dal momento che le oscillazioni di queste ultime avvengono nelle direzioni che si hanno a disposizione. Gli effetti delle oscillazioni si riversano nelle dimensioni visibili dell'universo ma sono generate soprattutto dalle dimensioni arrotolate.
Gli spazi a più dimensioni sono definiti Spazi di Calabi-Yau e sono suscettibili di svariate forme, in numero di decine di migliaia. Questi spazi hanno dei buchi a più dimensioni e da questi buchi deriverebbero le classi di particelle che riusciamo a vedere nel nostro universo e teorizzate dalla meccanica quantistica. Il problema è capire da quali buchi dipendano le classi e le dimensioni extra. Come chiaro, la teoria delle stringhe è affascinante nella descrizione e molto elegante dal punto di vista formale ma non riesce ancora a rispondere a domande importanti, si basa su assunti non verificabili e soprattutto non sarà sperimentabile per tantissimi anni, forse per sempre.
A fronte della curvatura degli spazi teorizzata dalla geometria di Riemann ed applicata da Einstein alla gravità, la teoria delle stringhe prevede per dimensioni pari alla lunghezza di Planck una nuova modalità di geometria, né euclidea (e quindi piana) né riemanniana (cioè curva). La geometria di Riemann e quindi la relatività di Einstein valorizzano la curvatura dell'universo come distorsione delle relazioni metriche tra i suoi punti. Nei calcoli macroscopici, i punti rappresentano le galassie ma a regime microscopico i punti sono vere e proprie particelle puntiformi, cosa che la teoria delle stringhe non ammette perché le stringhe hanno una estensione, anche se unidimensionale. Questo implica, ad esempio, l'assenza di singolarità sia nel momento del Big Bang sia in un eventuale Big Crunch: nessuna materia con massa può scendere a dimensioni inferiori alla lunghezza di Planck, e il tentativo di farlo porta invece ad una nuova espansione. In tal caso, quindi, un Big Crunch si risolverebbe in un Big Bounce. Non ci perderemo in dimostrazioni matematiche molto complesse: basti pensare comunque ad una idea che sta alla base di questa differente ideologia. Una dimensione dell'universo arrotolata, come si è detto, è piccolissima tanto da non poter essere scorta eppure influenza le modalità di vibrazione delle stringhe. Una cosa che una stringa può fare a differenza di una particella puntiforme è avvolgersi intorno ad una dimensione arrotolata, se questa ha un raggio inferiore rispetto al raggio della stringa: questo suddivide l'energia tipica delle stringhe in energia da vibrazione (definita come vibrazione ordinaria), vista finora, ed energia da avvolgimento (definita come vibrazione uniforme perché legata al solo scivolamento della stringa avvolta sulla dimensione arrotolata, proprio come un elastico intorno ad un cartoncino di carta avvolto su sé stesso). Ogni vibrazione della stringa è un mix di queste due vibrazioni. L'energia da vibrazione ordinaria è indirettamente proporzionale al raggio della dimensione arrotolata, perché più il raggio si riduce e più lo spazio è piccolo, con la conseguenza (principio di indeterminazione) che la stringa assume più energia a fronte di una posizione sempre meglio determinata. L'energia da vibrazione uniforme, invece, è direttamente proporzionale al raggio della dimensione arrotolata.
Cosa ne segue? Visto che alla fine ciò che importa è la quantità di energia totale, non importa come questa sia distribuita tra le sue componenti: non importa se il raggio della dimensione arrotolata è grande o piccolo, visto che in tutti e due i casi è possibile avere una certa quantità di energia totale. Per la precisione, le stringhe daranno luogo alle stesse energie, alle stesse particelle, in due dimensioni arrotolate se una ha raggio n e l'altra ha raggio 1/n. Il nostro universo potrebbe avere tre dimensioni spaziali - seguendo il discorso di Einstein - ma potrebbe essere arrotolato. Visto che non vediamo oltre i 15 miliardi di anni luce circa, ne segue che il raggio minimo di una dimensione eventualmente incurvata è di 15 miliardi di anni luce. Questo universo è uguale ad un universo in cui il raggio è pari a 1/15 miliardi di anni luce. Mica saremo matti? Un universo così piccolo dovrebbe essere uguale a quello che vediamo e che ci sembra infinito? E poi: la teoria delle stringhe non aveva detto che qualsiasi lunghezza non può scendere sotto la lunghezza di Planck? La teoria delle stringhe si rifà a due possibili misurazioni delle distanze: una è quella ordinaria e l'altra è quella utilizzata tramite stringhe, che fornisce risultati che sono l'inverso della misurazione ordinaria. Con il primo metodo, l'universo è grandissimo ed in espansione. Con il secondo metodo è, invece, piccolissimo ed in contrazione. E per la teoria delle stringhe sono tutte e due misurazioni valide.
Una innovazione della teoria delle stringhe prevede che la fisica si distacchi dalla forma e dalla struttura dell'universo. Più precisamente, basandosi sugli assunti di prima, uno spazio di Calabi-Yau potrebbe avere più forme ma la stessa quantità di buchi ed intorno a spazi differenti la relatività generale implica una diversa fisica, manifestata tra l'altro come una diversa attrazione gravitazionale. La novità della teoria delle stringhe invece prevede la possibilità di avere una stessa fisica in prossimità di spazi differenti ma dotati di caratteristiche che alla fine si scoprono uguali (geometria speculare). Questo tipo di geometria ha aiutato molto nei calcoli: qualora le equazioni di uno spazio di Calabi-Yau si rivelassero troppo complicate, sarebbe possibile giungere agli stessi risultati operando su uno spazio speculare ma più semplice dal punto di vista della formulazione matematica.
In ultima analisi, le equazioni della teoria delle stringhe ammettono anche una cosa che la relatività generale nega in assoluto: lo spazio può lacerarsi fino a strapparsi. Tuttavia questa lacerazione non è catastrofica come uno strappo nello spazio-tempo può far pensare ed anche oggi potremo vivere in un momento in cui lo spazio si sta lacerando.
Ultimo aggiornamento del: 23/04/2020 13:08:14
M-Theory
Con M-Theory si intende l'unificazione di svariati rami e diversificazioni della teoria delle stringhe in una sola teoria in grado di raccoglierle tutte. Una teoria che però si è arricchita di troppi oggetti vibranti, perdendo in eleganza,
Negli anni Ottanta del secolo scorso la Teoria delle Stringhe raggiunse il culmine di notorietà ma il sempre maggior numero di scienziati sul campo portò a una velocizzazione dello sviluppo delle idee ma anche a un effetto negativo: si giunse a ben cinque teorie delle stringhe differenti, basate su filamenti aperti o stringhe circolari e differenti sotto diversi aspetti. Alcuni giunsero addirittura a 26 dimensioni dell'universo. Una sorta di stallo, poiché una teoria che ha lo scopo di descrivere totalmente e elegantemente l'universo non può basarsi su cinque teorie diverse e ritenute tutte valide. La domanda in voga era "Ok, ma se una delle cinque descrive il nostro universo, chi vive negli altri quattro?"
La M-Teoria nasce nel 1995 grazie a una intuizione di Edward Witten, considerato lo scienziato vivente più grande, l'erede di Einstein. Non si sa bene per cosa stia la "M" (lo stesso Witten ha parlato di teoria "Madre", alcuni sospettano che si tratti della "W" di Witten rovesciata, altri malignano un "Marasma") ma la M-Theory nasce per unificare le cinque teorie delle stringhe concorrenti: si tratta di una unica teoria vista "a specchi di diversa angolazione", vari modi - quindi - per vedere gli stessi fenomeni. Una idea rivoluzionaria che lascia a bocca aperta chiunque abbia avuto modo di seguirne la spiegazione. Una teoria che - quindi - spiega il motivo per il quale l'universo è così come lo vediamo: un concentrato di teoria unica, sempre valida indipendentemente dalla scala di osservazione, che riesca a spiegare tutto. Una volta nota, il principio di inevitabilità farebbe sì da poter dire che l'universo è così perché non potrebbe essere altrimenti.
Questa M-Teoria ha undici dimensioni, delle quali dieci spaziali ed una temporale. Proprio questo numero di dimensioni riesce a unificare le cinque preesistenti versioni della teoria delle stringhe. In aggiunta a ciò, la nuova teoria affianca qualcosa di diverso alle ormai famose stringhe vibranti: membrane bidimensionali vibranti, masserelle tridimensionali oscillanti (tribrane) e tantissimi altri oggetti che possono crescere fino a raggiungere le dimensioni dell'universo intero. Sarebbe proprio lo scontro tra membrane, ciascuna rappresentante un universo a sé, parallelo agli altri, ad aver avviato il Big Bang, tanto per fare un esempio.
I calcoli mostrano come a molte stringhe vibranti possano essere accoppiata delle stringhe uguali ma più grandi: si tratta delle S-particelle, le così dette Superstringhe. Proprio queste, date le maggiori dimensioni, si spera possano essere trovate prima o poi dalle collisioni negli acceleratori del CERN. Soprattutto si punta sul gravitone: secondo la Teoria delle Stringhe la gravità non è la forza meno forte tra le quattro che regolano l'universo, ma l'unica in grado di muoversi su piani diversi da quelli della propria membrana, potendo spaziare quindi tra universi paralleli. In tal caso vedremmo soltanto una parte ridotta della gravità poiché l'altra, la maggior parte, è libera di muoversi in uno spazio a noi non accessibile.
Ultimo aggiornamento del: 23/04/2020 13:20:39