เหรียญสองด้านสั่นในสายเดียวกัน
อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ไม่เคยสร้างทฤษฎีที่เป็นหนึ่งเดียวที่อธิบายโลกทั้งใบในโครงสร้างเดียวที่เชื่อมโยงกัน ตลอดหนึ่งศตวรรษที่ผ่านมา นักวิจัยได้รวมกองกำลังทางกายภาพสามในสี่ที่รู้จักเข้ากับสิ่งที่พวกเขาเรียกว่าแบบจำลองมาตรฐาน อย่างไรก็ตาม ยังมีแรงที่สี่คือ แรงโน้มถ่วง ซึ่งไม่ค่อยเข้ากับความลึกลับนี้
หรืออาจจะเป็น?
ต้องขอบคุณการค้นพบและข้อสรุปของนักฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับมหาวิทยาลัยอเมริกัน พรินซ์ตัน ที่มีชื่อเสียง ตอนนี้จึงมีโอกาสที่จะกระทบยอดทฤษฎีของไอน์สไตน์กับโลกของอนุภาคมูลฐาน ซึ่งปกครองโดยกลศาสตร์ควอนตัม
แม้ว่าจะยังไม่ใช่ "ทฤษฎีของทุกสิ่ง" แต่งานที่ทำเมื่อยี่สิบกว่าปีที่แล้วและยังคงถูกเพิ่มเติมอยู่เผยให้เห็นรูปแบบทางคณิตศาสตร์ที่น่าทึ่ง ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของไอน์สไตน์ กับสาขาฟิสิกส์อื่น ๆ - โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับปรากฏการณ์ของอะตอม
ทั้งหมดเริ่มต้นด้วยรอยเท้าที่พบในยุค 90 Igor Klebanovศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ที่พรินซ์ตัน แม้ว่าที่จริงแล้วเราควรเจาะลึกลงไปอีก แต่ในยุค 70 เมื่อนักวิทยาศาสตร์ศึกษาอนุภาคย่อยของอะตอมที่เล็กที่สุดที่เรียกว่า ควาร์ก.
นักฟิสิกส์พบว่ามันแปลกที่ไม่ว่าโปรตอนจะชนกันด้วยพลังงานมากแค่ไหน ควาร์กก็ไม่สามารถหลบหนีได้—พวกมันยังคงติดอยู่ภายในโปรตอนอย่างสม่ำเสมอ
หนึ่งในผู้ที่ทำงานเกี่ยวกับเรื่องนี้คือ Alexander Polyakovศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ที่พรินซ์ตันด้วย ปรากฎว่าควาร์กถูก "ติด" เข้าด้วยกันโดยอนุภาคที่มีชื่อใหม่ในขณะนั้น สรรเสริญฉัน. ในช่วงเวลาหนึ่ง นักวิจัยคิดว่ากลูออนสามารถสร้าง "สตริง" ที่เชื่อมควาร์กเข้าด้วยกันได้ Polyakov เห็นความเชื่อมโยงระหว่างทฤษฎีอนุภาคกับ ทฤษฎีสตรูแต่ไม่สามารถยืนยันเรื่องนี้ด้วยหลักฐานใดๆ ได้
ในปีต่อๆ มา นักทฤษฎีเริ่มแนะนำว่าจริง ๆ แล้วอนุภาคมูลฐานเป็นเส้นเล็ก ๆ ที่สั่นสะเทือน ทฤษฎีนี้ประสบความสำเร็จ คำอธิบายด้วยภาพอาจเป็นดังนี้ เช่นเดียวกับที่สายสั่นในไวโอลินสร้างเสียงต่างๆ การสั่นของสายในทางฟิสิกส์จะกำหนดมวลและพฤติกรรมของอนุภาค
ในปี 1996 Klebanov ร่วมกับนักเรียนคนหนึ่ง (และต่อมาเป็นนักศึกษาปริญญาเอก) Stephen Gubser และเพื่อนดุษฎีบัณฑิต อแมนด้า พีท, ใช้ทฤษฎีสตริงในการคำนวณกลูออน แล้วเปรียบเทียบผลลัพธ์กับทฤษฎีสตริงสำหรับ
สมาชิกในทีมรู้สึกประหลาดใจที่ทั้งสองวิธีให้ผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกันมาก อีกหนึ่งปีต่อมา Klebanov ได้ศึกษาอัตราการดูดกลืนของหลุมดำและพบว่าครั้งนี้ตรงกันทุกประการ หนึ่งปีต่อมานักฟิสิกส์ชื่อดัง ฮวน มัลดาเซนา พบความสอดคล้องระหว่างแรงโน้มถ่วงรูปแบบพิเศษกับทฤษฎีที่อธิบายอนุภาค ในปีถัดมา นักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ได้พัฒนาสมการทางคณิตศาสตร์
โดยไม่ต้องลงรายละเอียดปลีกย่อยของสูตรทางคณิตศาสตร์เหล่านี้ทั้งหมดก็ลงมาที่ความจริงที่ว่า อันตรกิริยาระหว่างแรงโน้มถ่วงและอนุปรมาณูของอนุภาคเปรียบเหมือนสองด้านของเหรียญเดียวกัน. ในอีกด้านหนึ่ง มันเป็นรุ่นขยายของแรงโน้มถ่วงที่นำมาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ในปี 1915 ในทางกลับกัน เป็นทฤษฎีที่อธิบายพฤติกรรมของอนุภาคย่อยและปฏิกิริยาของอนุภาคย่อยอย่างคร่าวๆ
งานของ Klebanov ดำเนินต่อไปโดย Gubser ซึ่งต่อมาได้กลายเป็นศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ที่ ... มหาวิทยาลัยพรินซ์ตันแน่นอน แต่น่าเสียดายที่เขาเสียชีวิตเมื่อไม่กี่เดือนที่ผ่านมา เขาเป็นคนที่โต้เถียงตลอดหลายปีที่ผ่านมาว่าการรวมกันของปฏิสัมพันธ์ทั้งสี่กับแรงโน้มถ่วงรวมถึงการใช้ทฤษฎีสตริงสามารถยกระดับฟิสิกส์ขึ้นไปอีกระดับ
อย่างไรก็ตาม การพึ่งพาทางคณิตศาสตร์จะต้องได้รับการยืนยันจากการทดลอง และสิ่งนี้แย่กว่านั้นมาก จนถึงขณะนี้ยังไม่มีการทดลองทำสิ่งนี้
ดูเพิ่มเติม:
