מיתרים (תורת ה-)

String Theory

source:
http://www.memo.tv/string-theory/

תיאוריה חדשנית ושנויה במחלוקת בפיזיקת החלקיקים. על-פיה, היקום אינו מורכב מחלקיקים נקודתיים, אלא מחלקיקים דמויי מיתר בעל ממד אחד (אורך). כל חלקיקי החומר ביקום נוצרים כתוצאה מרטט המיתרים בתהודה נמוכה ביותר שלהם, כשהם נעים, מתחברים ונפרדים בתוך המרחב-זמן. ריבוי החלקיקים והכוחות הפועלים ביניהם מוסברים באמצעות "מיתר" זעיר לולאתי או פתוח, הרוטט בתדר מסוים בתוך מרחב בן 11 ממדים. אופיו של המיתר ויכולתו ליצור חלקיקים נוספים, מתגלה בתוך מערכות בעלות אנרגיה רבה, בדומה למצב שמתקיים בשברירי השניה הראשונים של המפץ הגדול. הקושי להוכיח באמצעות ניסוי מדעי מציאות פיזיקלית זו, חושף את חסידי התיאוריה לטענה כי מדובר בתפיסה ספקולטיבית בלבד. מנקודת מבט תרבותית משתלבת התיאוריה בתוך מאמץ מחודש לגלות 'חומר בראשית', שפעולתו הרבגונית משקפת את עקרון האחדות בטבע.

בשנות ה-70 וה-80 של המאה ה-20, ביקשו חוקרים בתחום פיזיקת החלקיקים להחליף את מושגי היסוד של הפיזיקה, ובמקום לתאר את העולם כמורכב מחלקיקים נקודתיים של חומר, לשרטט תמונת עולם אחרת המורכבת מ"מיתרים": המציאות החומרית היא מעין מוזיקה שמנגנים המיתרים. העולם עשוי ממיתרים דקיקים ורוטטים של אנרגיה; המפגשים והצירופים הדחוסים שביניהם, יוצרים את היקום. החוקרים ביקשו לגלות מיתרים רוטטים אלה, המצטיינים בזעירות מופלגת, היוצרים במפגשיהם את היש. "חומר בראשית" זה של היקום  עשוי להזכיר את מושג האָפֵּיירון (Aperion) במשנתו של הפילוסוף היווני הקדם-סוקרטי אנקסימנדרוס שחי לפני כ-2500 שנה. על-פי האחרון, העולם נוצר מיסוד אחד בלבד – האפיירון – שהוא יסוד בלתי מוגבל ואינסופי, נטול תכונות, שהתפשטותו והתכווצותו (בדומה למיתר הרוטט) מתארות את עולם התופעות.

התיאוריה החדשה באה לעולם בעקבות סתירה שהתגלתה בין שתי תיאוריות רבות השפעה בפיזיקה המודרנית: תורת היחסות הכללית של איינשטיין ותורת השדות של הקוונטים. התיאוריה הראשונה עוסקת בממד המאקרוסקופי של העולם (גרין, 2000). היא מתארת גופים עצומים הנפעלים על-ידי כוחות כבידה. התיאוריה השניה עוסקת בגדלים מיקרוסקופיים – חלקיקים אטומיים ותת-אטומיים. תיאורית המיתרים מבקשת לגשר על פני שתי התיאוריות, למשל לתאר גופים מיקרוסקופיים בעלי מסה גדולה (Polchinski, 1998).

התורות הקלאסיות שנזכרו כאן מתארות עולם בעל ארבעה ממדים (שלושת ממדי המרחב וממד הזמן). ואולם תורת המיתרים מתארת מורכבות חדשה המבוססת על יקום בעל 11 ממדים. היא מציגה אפוא שבעה ממדים נוספים שלא זכו עד כה לאישוש מדעי. ממדים אלה פועלים על המציאות, אף שאינם נתפסים על ידינו. הפיזיקאים של תורת המיתרים טוענים כי ממדים אלה מקופלים ומכווצים (כעין "פקעות") בתוך המיתר המיקרוסקופי, כך שאין אנו יכולים להבחין בהם.

סוגיה מרכזית נוגעת לטיבם של  המיתרים ולאופי היחסים ביניהם. המיתרים מתחלקים לשניים: מיתר סגור (טבעתי, לולאתי) ומיתר פתוח (ישר או מפותל). כשהמיתר נע בתוך מרחב-זמן, הוא פורס לו יריעה. שני מיתרים יכולים להתלכד וליצור מיתר טבעתי אחד. באותה מידה, יכול מיתר בודד להתפצל לשני מיתרים. סוגית המגע בין המיתרים, אם באמצעות מגע פיסי ואם באמצעות "השראה ", היא עדיין שאלה שנויה במחלוקת הפתוחה למחקר עתידי (קול, 2007).

מנקודת מבט תרבותית, תורת המיתרים מעוררת סקרנות  משני טעמים:  1. תמונת העולם האלטרנטיבית  שהיא  מציירת. 2. השימוש במטאפורות של מוזיקה ואנרגיה לתיאור היקום. אשר לסוגיה הראשונה, יש לקרוא את התאוריה במסגרת הניסיון המדעי לשרטט תמונת עולם מוניסטית ואחדותית המתארת את היקום ומסבירה את שלל התופעות החומריות המתקיימות בתוכו.  ההסבר המוצע כולל בתוכו יסוד של עמימות המוסבת על האופן שבו אנו מנסים לייצג  את המציאות: חלק מן ההסברים עשויים להישאר בתחום הספקולטיבי המתקיים בעולם המתמטיקה הצרופה בלבד. זוהי טענה מרחיקת לכת משום שהיא עשויה לשנות את עצם הגדרת הפעילות המדעית: בניגוד להגדרה הקלאסית הרואה במדע ידע שזכה לאישור אמפירי, תורת המיתרים מתארת מציאות סמויה מעין, שניתן לה תוקף מדעי מבלי שנדרשה לעבור את המחסום הניסויי.

הסוגיה השניה נוגעת למטאפורות המוזיקליות המלוות את התיאוריה: "המיתר  הרוטט" כמטאפורה חדשה  ליקום. המוזיקה היא תנועה בתוך זמן הנוצרת כתוצאה מרטט המיתר. המטאפורה של המיתר מתאימה לתורת המיתרים משום שהיא מדגישה את הממשות במושגים של זרימה-אנרגיה היוצרים חיבורים ומפגשים. מודל האנרגיה מאפיין הן את עולם המוזיקה והן את עולמה של תורת המיתרים; בשני המקרים העולם מצטייר כיישות דחוסה, מיקרוסקופית, כמעט סודית, שהיא התמונה הממשית של העולם.

במעגל התרבותי הרחב מתקשרת תורת המיתרים לתיאוריות שונות בתחום הפיזיקה ובתחום מדעי האדם. המדע החדש מפגיש בין האמפירי לספקולטיבי, בין מה שניתן לאישוש באמצעות הניסיון לבין מה שניתן לתיאור באמצעות השכל הטהור. תאוריית הקוונטים, תורת החורים השחורים, תורת היחסות הכללית – כל אלה הן תיאוריות פיזיקליות המשפיעות על, והמושפעות מן התיאוריה החדשה. בתחום מדעי האדם בולטת הזיקה לעולם הפוסטמודרני שאחד ממאפיניו הוא פירוק העולם הנראה לעין והמרתו בעולם של הבדלים מיזעריים. קיים גם שוני: בניגוד למימד ההטרוגני של העולם הפוסטמודרני, תורת המיתרים משרטטת תמונת מציאות המבוססת על עקרון  ההתאמה והאחדות. במובן זה היא מבקשת להחזיר עטרה ליושנה, לשוב אל המודרניות ההרואית, שביקשה לגלות "צמח בראשית" עליו  נטוי העולם.

 

 

מקורות

גרין, ב' 2000: היקום האלגנטי, תיאוריית המיתרים – המימדים הנסתרים והחתירה אל ההבנה המושלמת של היקום, תל אביב: מטר. 

קול, ב' 2007: "הקרב על תורת המיתר, לבטים והתנגשות הערכות בחזית הפיזיקה התיאורטית", גלילאו, מגזין ישראלי למדע ולאקולוגיה, מס' 105, מאי 2007, עמ' 29-26.

Becker, K., Becker, M.,  and  Schwarz, J. H.  2007: String Theory and M-Theory: A Modern Introduction, Cambridge:  Cambridge University Press.

Dine, M. 2007: Supersymmetry and String Theory: Beyond the Standard Model, Cambridge: Cambridge University Press.

Polchinski, G. J. 1998: String Theory: An introduction to the Bosonic String, Cambridge: Cambridge University Press.

Smolin, K. 2006: The Trouble with Physics: The Rise of String Theory, The Fall of Science, and What Comes Next, Boston, MA: Houghton Mifflin.

Woit, P. 2006: Not Even Wrong: The Failure of String Theory And the Search for Unity in Physical Law, New York:  Basic Books.

 

 

 

תאור / מקור התמונה:

source:
http://www.memo.tv/string-theory/

תרבות, מחשבה, תקשורת
דוד גורביץ' דן ערב

“אנציקלופדיה של הרעיונות” הינה חיבור אנציקלופדי מקורי וביקורתי על תרבות, מחשבה ותקשורת בנות זמננו; מדריך תיאורטי ושימושי למסע בין תחומי דעת מרכזיים של חיי הרוח והיומיום, הכולל יותר מ-600 ערכים על הרעיונות המעצבים את חיינו. עוד על התרבות

סמן דף זה

×