Jedna z zagadek "teorii wszystkiego" rozwiązana

Teoria superstrun oraz jej wariacja - tak zwana M-teoria (nazywana też "teorią wszystkiego") - zakłada istnienie 10 wymiarów we Wszechświecie - 9 przestrzeni i jednego czasu. Jednak do dziś fizycy głowili się czy otaczająca nas 4-wymiarowa czasoprzestrzeń mogła w ogóle narodzić się z tego modelu. Teraz znamy odpowiedź.

Według teorii Wielkiego Wybuchu nasz Wszechświat narodził się z eksplozji niezwykle małego punktu. Tę teorię wspiera obecnie wiele obserwacji kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła oraz relatywne bogactwo w pierwiastki we Wszechświecie. Jednak do dziś sytuacja, w której cały Wszechświat znajdować miałby się w tym maleńkim punkcie wykraczała daleko poza ogólną teorię względności Einsteina i z tego powodu ciężko było ustalić co tak naprawdę wydarzyło się na początku.

W teorii superstrun (której jedna z odmian, M-teoria uznawana jest za "teorię wszystkiego") wszystkie cząstki elementarne uznawane są za drgania mikroskopijnych strun (zbliżonych rozmiarami do długości Plancka - około 10^-35 m). Pomiędzy nimi znajduje się też drganie odpowiedzialne za grawitację, dzięki czemu teorię względności można rozciągnąć także na skalę cząstek elementarnych i wykorzystać teorię superstrun do zbadania narodzin Wszechświata.

Na razie jednak takie obliczenia były trudne, a wręcz niemożliwe ze względu na silne oddziaływania między strunami.

Tę 40-letnią zagadkę fizyki rozwiązało trzech japońskich naukowców - Jun Nishimura z KEK, Asato Tsuchiya z Uniwersytetu Shizuoka oraz Sang-Woo Kim z Uniwersytetu Osaka - przy wykorzystaniu superkomputera Hitachi SR16000 (moc 90.3 teraflopów).

Opracowali oni skuteczny matematyczny model do obliczania wielkich macierzy, które mają pokazywać oddziaływania strun.

Dzięki temu udało im się zasymulować narodziny Wszechświata, który posiadał 9-wymiarową przestrzeń i następnie dojść od niej do 3-wymiarowej przestrzeni jaką obserwujemy dziś dookoła nas. Okazało się po prostu, że z 9 wymiarów, tylko 3 w pewnym momencie czasu zaczęły się bardzo gwałtownie rozszerzać (pozostałe nadal istnieją, choć są zwinięte do mikroskopijnych rozmiarów).

Obliczenia te pokazują po raz pierwszy, że 3-wymiarowa przestrzeń w jakiej żyjemy może bezpośrednio pochodzić od 9-wymiarowej przestrzeni zakładanej w teorii superstrun.

Tak więc nowe obliczenia Japończyków teorię tę w pełni popierają.

Dodatkowo opracowanie nowych metod obliczeniowych otwiera możliwość przeprowadzenia szczegółowych obliczeń dotyczących innych ważnych i nierozwiązanych kwestii takich jak chociażby przyspieszające rozszerzanie się Wszechświata.