Sejarah dan Properti M-Theory

M-Theory adalah nama untuk versi terpadu teori string, diusulkan pada 1995 oleh fisikawan Edward Witten. Pada saat proposal, ada 5 variasi teori string, tetapi Witten mengemukakan gagasan bahwa masing-masing adalah manifestasi dari teori yang mendasari tunggal.

Witten dan yang lainnya mengidentifikasi beberapa bentuk dualitas antara teori-teori yang, bersama-sama dengan tertentu asumsi tentang sifat alam semesta, dapat memungkinkan mereka semua menjadi satu teori tunggal: Teori-M. Salah satu komponen utama dari M-Theory adalah bahwa diperlukan penambahan dimensi lain di atas sudah banyak dimensi ekstra teori string sehingga hubungan antar teori bisa terjadi berhasil.

Pada 1980-an dan awal 1990-an, teori string telah mencapai sesuatu masalah karena berlimpahnya kekayaan. Dengan menerapkan supersimetri ke teori string, ke dalam teori superstring gabungan, fisikawan (termasuk Witten sendiri) telah mengeksplorasi struktur yang mungkin dari teori-teori ini, dan karya yang dihasilkan telah menunjukkan 5 versi berbeda dari superstring teori. Penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa Anda dapat menggunakan bentuk-bentuk tertentu dari transformasi matematis, yang disebut S-dualitas dan T-dualitas, di antara berbagai versi teori string. Fisikawan bingung

Pada konferensi fisika tentang teori string, yang diadakan di University of Southern California pada musim semi 1995, Edward Witten mengusulkan dugaannya bahwa dualitas ini dianggap serius. Bagaimana jika, ia menyarankan, makna fisik dari teori-teori ini adalah bahwa pendekatan yang berbeda untuk teori string adalah cara yang berbeda secara matematis mengungkapkan teori dasar yang sama. Meskipun dia tidak memiliki rincian dari teori dasar yang dipetakan, dia menyarankan nama untuk itu, Teori-M.

Bagian dari gagasan di jantung teori string itu sendiri adalah bahwa empat dimensi (3 dimensi ruang dan satu dimensi waktu) dari alam semesta yang diamati dapat dijelaskan dengan memikirkan alam semesta memiliki 10 dimensi, tetapi kemudian "memadatkan" 6 dimensi tersebut menjadi skala sub-mikroskopis yang tidak pernah diamati. Memang, Witten sendiri adalah salah satu orang yang telah mengembangkan metode ini pada awal 1980-an! Dia sekarang menyarankan untuk melakukan hal yang sama, dengan mengasumsikan dimensi tambahan yang akan memungkinkan untuk transformasi antara berbagai varian teori string 10-dimensi.

Antusiasme penelitian yang muncul dari pertemuan itu, dan upaya untuk mendapatkan sifat-sifat Teori-M, meresmikan era yang oleh sebagian orang disebut "revolusi teori string kedua" atau "revolusi superstring kedua".

Meskipun fisikawan masih belum mengungkap rahasia Teori-M, mereka telah mengidentifikasi beberapa sifat yang akan dimiliki teori tersebut jika dugaan Witten ternyata benar:

• 11 dimensi ruangwaktu (dimensi ekstra ini tidak boleh disamakan dengan gagasan dalam fisika a multiverse alam semesta paralel)
• berisi string dan dedak (awalnya disebut membran)
• metode menggunakan pemadatan untuk menjelaskan bagaimana dimensi ekstra berkurang ke empat dimensi ruangwaktu yang kami amati
• dualitas dan identifikasi dalam teori yang memungkinkannya mereduksi menjadi kasus khusus dari teori string yang diketahui, dan akhirnya menjadi fisika yang kita amati di alam semesta kita

Tidak jelas apa M dalam Teori-M dimaksudkan untuk berdiri, meskipun kemungkinan bahwa itu awalnya berdiri untuk "Membran" karena ini baru saja ditemukan sebagai elemen kunci dari teori string. Witten sendiri memiliki teka-teki pada subjek, menyatakan bahwa makna M dapat dipilih untuk selera. Kemungkinan meliputi Membran, Master, Sihir, Misteri, dan sebagainya. Sekelompok fisikawan, sebagian besar dipimpin oleh Leonard Susskind, telah mengembangkan Teori Matriks, yang mereka yakini pada akhirnya dapat mengkooptasi M jika memang terbukti benar.

Teori-M, seperti varian dari teori string, memiliki masalah yang saat ini tidak membuat prediksi nyata yang dapat diuji dalam upaya untuk mengkonfirmasi atau membantah teori tersebut. Banyak fisikawan teoritis terus meneliti bidang ini, tetapi ketika Anda memiliki lebih dari dua dekade penelitian tanpa hasil yang solid, antusiasme pasti sedikit berkurang. Tidak ada bukti, bagaimanapun, bahwa argumen kuat bahwa dugaan Teori-M Witten juga salah. Ini mungkin merupakan kasus di mana kegagalan untuk menyangkal teori, seperti dengan menunjukkannya secara internal bertentangan atau tidak konsisten dalam beberapa cara, adalah yang terbaik yang bisa diharapkan oleh fisikawan pada saat itu.