Çka është fizika teorike?
 
Fizika teorike e përdor matematikën për përshkrimin e aspeteve të caktuara
të natyrës. Sir Isak Njuton ishte fizicienti i parë teorik, edhe pse në
kohën e tij, ky profesion quhej Filozofi Natyrale.
Njerëzit e kohës së Njutonit, e përdornin algjebrën dhe gjeometrinë për
kryerjen e punëve të mrekullueshme arkitektorale, duke përfshirë edhe
katedralet e mëdha të Evropës, por algjebra dhe gjeometria përshkruajnë
vetëm gjërat që vendqëndrojnë (shih figurën në të majtë). Me qëllim që të
përshkruajë gjërat që lëvizin ose që ndryshojnë në ndonjë mënyrë, Njutoni
shpiku një aparat të ri matematikor, që u quajt njehsim diferencial ose
analizë matematike.
Për njeriun, gjërat më të çuditshme dhe intriguese që lëviznin gjithmonë
kanë qenë dielli, hëna, planetet dhe yjet që i shohim në qiellin e natës.
Njehsimi diferencial i Njutonit, i kombinuar me Ligjet e tij të lëvizjes,
krijuan një model matematik për forcën e garvitetit që, jo vetëm
përshkruante vëzhgimin e lëvizjes së planeteve dhe yjeve në qiellin e natës,
por edhe të lëkundjen e peshave (shih figurën poshtëëë në të djathtë) dhe
fluturimin e gjyleve të topave.
Fizicientët e sotëm teorik punojnë shpesh në kufijt e matematikës,
ndonjëherë duke shpikur matematikë të re sipas nevojës, sikurse bëri edhe
Njutoni me njehsimin e tij. Njutoni ishte edhe teorist edhe
eksperimentalist. Me qëllim që ta përshkruante natyrën sa më mirë, ai kaloi
shumë orë duke e vrojtuar mënyrën e sjelljes së saj, deri në atë pikë, saqë
e la pas dorë edhe shëndetin e tij. Të ashtuquajturat Ligjet e lëvizjes së
Njutonit nuk janë ligje abstrakte që natyra disi është e shtyrë që t'iu
bindet, por vrojtim i sjelljes së natyrës, i cili është e përshkruar në
gjuhën e matematikës. Në kohën e Njutonit, teoria dhe eksperimenti shkonin
bashkë.
Sot funksioni i teorisë dhe vrojtimit është i ndarë në dy pjesë të ndryshme
të fizikës. Që të dyja, eksperimenti dhe teoria, janë shumë më komplekse se
sa në kohën e Njutonit.
Teoriticientët, sot kërkojnë domene të natyrës përmes matematikës, e të
cilat teknologjia nuk na lejon që t'i eksperimentojmë. Shumë nga fizicientët
teorik të cilët sot janë gjallë, nuk do të mund të jetojnë aq saqë të shohin
se si natyra e vërtetëë krahasohet me përshkrimin matematik në punën e tyre.
Teoriticientët e sotëm duhet të mësojnë të jetojnë me ambicie dhe pasiguri
në misionin e tyre të përshkrimit të natyrës, duke përdorur matematikën.
 

Gjenda e gjertanishme…grimcat dhe relativiteti…
Në shekujt XVIII dhe XIX përshkrimi matematik i lëvizjes sipas Njutonit,
duke përdorur njehsimin dhe modelin e tij të forcës së gravitetit, u shtrinë
suksesshëm deri në shfaqjen e elektromagnetizmit në shkencë dhe teknologji.
Njehsimi diferencial evoluoi në teorinë klasike te fushës.
Sapo u bë i mundshëm shpjegimi i fushës elektromagnetike përmes aparatit
matematik, fizicientët menduan që fizika ishte e mbaruar, që nuk kishte më
asgjë që të përshkruhej apo të spjegohej.
Atëherë, u zbulua elektroni, lindi fizika molekulare. Përmes matematikës së
mekanikës kuantike dhe vrojtimit eksperimental u nxjerr përfundimi se
grimcat ndahen në dy klasa: bosonet dhe fermionet (shih figurën në të majtë:
pikpamja grimcore e natyrës i shpjegon mirë fenomenet për tri nga katër
forcat e natyrës). Bosonet janë grimca që përcjellin forcën. Shumë bosone
mund të kenë të njejtën gjendje në të njejtën kohë, pra mund të zënë të
njëjtën pjesë të hapsirës njëkohësisht. Kjo nuk vlen për fermionet, sepse
vetëm një fermion mund ta ketë një gjendje të dhënë në një moment të dhënë.
Kjo është arsyeja pse fermionet janë grimca që e përbëjnë substancën. Për
këtë arsye trupat e ngurtë nuk mund të kalojnë nga njëri trup tek tjetri,
ose nuk mund të kalojnë përmes mureve - për shkak të parimit të Paulit për
përjashtimin - pamundësia e fermioneve (substancës) të ndajë të njejtën
hapësirë sikur bosonet (forcat) munden.
Derisa fizika molekulare zhvillohej me mekanikën kuantike, rritja e të
dhënave vrojtuese tregoi që drita, si rrezatim elektromagnetik, udhëton me
një shpejtësi të fiksuar në çdo drejtim (në vakum), për çdo vrojtues. Ky
zbulim, si dhe matematika të cilën e zhvilloi Ajnshtajni për ta përshkruar
atë, e modeluar në teoriën e tij speciale të relativitetit, e kombinuar me
zhvillimin e mëtejme të mekanikës kuantike, lindën teorinë relativistike të
fushës kuantike. Teoria e relativitetit e fushës kuantike është baza e
aftësisë së sotme teorike për të përshkruar sjelljen e grimcave subatomike,
që fizicientët i kanë vëzhguar dhe studiuar në gjysmën e dytë të shek XX.
Por, më pas Ajnshtajni e zgjeroi teorinë e tij të relativitetit që të
përmbledhë edhe teorinë e gravitetit të Njutonit, dhe si rrezulltat, teoria
e përgjithshme e relativitetit e Ajnshtajnit solli në fizikë matematikën e
quajtur gjeometria diferenciale (shih figurën në të djathtë: pikpamja
gjeometrike e natyres e shpjegon mirë gravitetin në largësi të përmasave
astronomike).
Relativiteti i përgjithshëm ka pasur shumë vrojtime të suksesshme të cilat
provuan që është e vlefshme për përshkrimin e natyrës, por dy nga këto
parashikime të kësaj teorie kanë lëkundur imagjinatën shkencore dhe publike:
zgjerimi i universit dhe vrimat e zeza.
Që të dyja janë vrojtuar dhe që të dyja nxjerrin çështje që, së paku në
matematikë, e prekin natyrën reale dhe ekzistencën.
 

Pse hyjnë fijet (ang. string) në skenë?
Teoria e relativitetit e fushës kuantike është shumë e përshtatshmepër të
përshkruar sjelljet e vrojtuara dhe vetitë e grimcave elementare. Por, kjo
teori është e mirë kur fusha e gravitetit është aq e dobët sa që mund të
lihet pas dorë, pra të mos përfillet. Teoria e grimcave është e vlefshme
vetëm kur ne pretendojme që fusha e gravitetit nuk ekziston.
Teoria e përgjithshme e relativitetit ka hapur rrugë të reja për përshkrimin
e Universit, orbitave të planeteve, evulimin e yjeve, Shpërthimin e madh dhe
vrojtimin e vrimave të zeza. Megjithatë, kjo teori mund të aplikohet vetëm
kur ne pretendojmë që Universi është puro klasik dhe që mekanika kuantike
nuk është e nevojshme në përshkimin e Natyrës (shih figurën në të majtë:
bashkëveprimet e grimcave mund të shfaqen edhe në distancë zero, por teoria
e gravitacionit sipas Ajnshtajnit nuk ka kuptim në këtë rast).
Besohet që teoria e fijes do ta mbulojë këtë zbrazëti (shih figurën në të
djathtë: bashkëveprimi i fijeve nuk ndodh nëdistancë zero, por në një
zgjatim, prandaj kjo shpien deri te një interpretim më i asryeshëm kuantik).
Fillimisht, teoria e fijes ishte shtruar për shpjegimin e relacioneve në mes
të spineve dhe masave për grimcat të caktuara, të quajtura hardone, e në të
cilat bëjnë pjesë edhe neutroni e protoni. Gjerat nuk shkuan siç u mendua,
prandaj u zhvillua Kromodinamizmi kuantik (Quantum Chromodynamics), teori e
cila dha një shpjegim më të mirë për hadronet.
Grimcat në teorinë e fijes janë rrjedhojë e një ngacmimi të fijes dhe e
përfshirë në këtë ngacmim, sipas teorisë së fijes, është një grimcë me masë
zero dhe me dy njësi të spinit.
Po të kemi të bëjmë me një teori të mirë kuantike të gravitetit, atëherë
grimcat që do të mbartë forcën e gravitetit do të kenë masën zero dhe dy
njësi të spinit. Kjo ka qenë e njohur për një kohe të gjatë në fizikën
teorike. Këto grimca, të parapara vetëm teoritikisht, quhen gravitone.
Kjo udhëheqi teoriticientët e parë të fijes të kërkojnë që teoria e fijes të
aplikohet jo si teori e grimcave hadronike, por si teori e gravitetit
kuantik, një fantasi e fizikës teorike e papërmbushur për dekada në
bashkësinë e grimcave dhe gravitetit.
Por, nuk ishte e mjaftueshme që një graviton të jetë i parashikuar me
teorinë e fijes. Dikush mund të shtojë një graviton në fushën kuantike, por
llogaritë të cilat janë supozuar të përshkruajnë natyrën bëhen të pavlera.
Kjo është për shkak se, siç është përshkruar në diagramin e mësipërm,
interaksionet e grimcave paraqiten në një pikë të vetme të kohë-hapsirës, në
distance zero mes grimcave interactive. Për gravitonet, matematika është aq
e dobët në distancë zero, sa që përgjegjet nuk kanë kuptim. Në teorinë e
fijes, fijet ndeshen në një distance të vogël, por të fundme dhe përgjegjet
në këtë rast kanë kuptim. Kjo nuk do të thotë që teoria e fijes nuk është pa
mangësi. Por, sjellja në distancën zero është e tillë që ne mund të
kombinojmë mekanikën kuantike me gravitetin dhe mund të flasim me arsye
rreth ngacmimit të fijeve, të cilat mbajnë frocën e gravitetit.
 
Atëherë, çka është teoria e fijes?
 
Mendoni për një kitare me tela, të cilat janë akorduar duke e tërhequr telin
nën tensionin rreth kitares. Varësisht nga se si është tërhequr teli dhe sa
tension ka në tel, do të krijohen nota të ndyshme në tela. Këto nota
muzikore mund të thuhet të jenë ngacmime nën tensionin e asaj kitareje.
Ngjajshëm, në teorinë e fijes, grimcat elementare të cilat ne i vëzhgojmë në
përshpejtuesit e grimcave (ang. particle accelerators), mund të mendohen si
nota muzikore apo ngacmime të fijeve elementare.
Në teorinë e fijes, sikur se në lojën me kitarë, fija duhet të tërhiqet nën
tension me qëllim që të ngacmohet.
Megjithatë, fijet në teorinë e fijes janë të lira dhe pluskojnë në
kohëhapsirë, pra nuk janë të lidhura për kitare sikurse telat (shih figurat
në të majtë: Egzistojnë dy teori themelore për fijet: ajo kur fijet janë të
mbyllura në lak, i cili s'mund të hapet-e sipërmja, dhe ajo në të cilën fija
është e lidhur në lak i cili mund të hapet-e poshtmja). Megjithatë, ato kanë
tension. Tensioni i fijeve në teorinë e fijes, është i përcaktuar me
shprehjen 1/(2 p a'), ku a' shqiptohet si alfa prim dhe është e barabartë me
katrorin e shkallës së gjatësisë së fijes.
Nëse teoria e fijes do të jetë një teori e gravitetit kuantik, atëherë masa
mesatare e fijes do të jetë diku afër shkallës së gjatësisë së gravitetit
kuantik, të quajtur gjatësia e Plankut, e cila është rreth 10^- 33
centimetra, ose rreth një million të bilionit të bilionit të bilionit të
centimetrit.
Fatkeqësisht, kjo do të thotë që vargjet janë shumë shumë të vogla që të
mund të analizohen përmes teknologjisë së tashmë ose të ardhshme të fizikës
së grimcave dhe për këtë arsye teoriticientët e fijeve duhet të përdorin
metoda më të dobishme për testimin e teorisë, se sa vetëm të shikojnë fijet
e vogla në eksperimentet e grimcave.
Teoria e fijes është e klasifikuar në bazë të asaj se a e mbyllen apo jo
fijet në një lak, si dhe në bazë të asaj nëse spektri i grimcave përmban apo
jo fermione. Me qëllim që të përfshihen fermionet në teorinë e fijes, duhet
të jetë një simetri speciale e quajtur supersimetria, e cila nënkupton që
për secilin boson (grimcë, e cila transmeton forcën) ekziston një fermion
(grimcë që përbën substancën) korrespondues. Supersimetria i takon grimcave
që trasmetojnë forcat në grimcat që përbëjnë substancën.
Teoriticientët besojnë që grimcat supersimetrike janë shumë masive që të
detektohen në përshpejtuesit e tanishëm. Përshpejtuesit e grimcave të
dekadës së ardhshme mund të jenë në prag të gjetjes së evidencës për një
energji të lartë të supersimetisë. Evidenca për supersimetri të shkallës së
lartë të energjisë, mund të jetë evidencë përmbledhëse që teoria e fijes të
jetë një model i mirë matematik për përshkrimin e Natyrës në distanca të
vogla.
 

Sa teori të fijes ka?
 
Janë disa mënyra që teoriticientët mund të ndërtojnë teoritë e tyre për
fijen. Fillojmë më pjesët përbërëse elementare: Një fije e vogël. Më pas
zgjedh: a duhet të jetë një fija e hapur apo e mbyllur? Pastaj pyet: A të
zgjedh vetëm bosonet (grimca që transmetojnë forcën) apo të kërkoj edhe
fermione (grimca që përbëjnë substancën)? (Rikujtoni që në teorinë e fijes,
një grimcë është sikur një notë e ekzekutuar në një tel).
Nëse përgjegja në pyetjen e fundit është vetëm bosonet, ju lutem, atëherë
njëri merr vetëm teorinë bosonike të fijes. Nëse përgjegja është jo, unë
kërkoj që substanca të ekzistojë!, atëhërë kemi nevojë për supersimetri, e
cila nënkupton një ndeshje të barabartë mes bosoneve dhe fermioneve. Teortia
supersimetrike e fijes quhet teoria e superfijes. Ekzistojnë pesë teori të
superfijes, të paraqitura në tabelën e mëposhtme.
Pyetja përfundimtare për teoritë e fijes do të jetë: A mundem ta bëj
mekanikën kuantike të arsyeshme? Për fijet bosonike kjo pyetje është
përgjegje nëse numri i dimensioneve të hapsirës është 26. Për superfijet
mund të zbresim deri në 10. Se si vijmë deri te numri 4 i dimensioneve të
hapsirëskohës, është një çështje tjetër.
 
Tabelë e shkurtër e teorive të fijes:
 
Tipi Dimenzionet kohëhapsinore Përshkrimi
Bozonike 26 Përmban vetëm bozone, pra grimca të fushes, jo fermione, grimca
të materies, si dhe përfshin fijet e tipit që hapen dhe që nuk hapen. E meta
kryesore: parasheh grimcat me masë imagjinare, tahionet
I 10 Supersimetri në mes të forcave dhe materies, pa tahione, me tip të
hapur dhe të mbyllur të fijeve, simetria e grupit është e llojit SO(32)
IIA 10 Supersimetri në mes të forcave dhe materies, pa tahione, vetëm me tip
të mbyllur të fijeve, fermionet pa masë kanë spin dykahor
IIB 10 Supersimetri në mes të forcave dhe materies, pa tahione, vetëm me tip
të mbyllur të fijeve, fermionet pa masë kanë spin njëkahor
HO 10 Supersimetri në mes të forcave dhe materies, pa tahione, vetëm me tip
të mbyllur të fijeve, heterotike (do të thotë fijet që lëvizin në të majtë
dhe ato që lëvizin në të djathtë dallojnë), simetria e grupit është e llojit
SO(32)
HE 10 Supersimetri në mes të forcave dhe materies, pa tahione, vetëm me tip
të mbyllur të fijeve, heterotike (do të thotë fijet që lëvizin në të majtë
dhe ato që lëvizin në të djathtë dallojnë), simetria e grupit është e llojit
E8 x E8
 
Nëse kërkojmë që të arrijmë në një hapsirëkohë 4 dimensionale prej asaj 10
dimensionale, atëhërë numri i fijeve rritet, sepse, sipas teorisë së fijes,
ka shumë më tepër mënyra për të bëjë më të vogël një hapsirëkohë gjashtë
dimensionale, se sa ato katër tjerat. Ky proces i kompaktifikimit apo
ngjeshjes së dimensiomeve të padëshiruara përbën një pjesë në veti dhe shumë
interesante të fizikës.
Mirëpo, numri i teorive të fijes gjatë viteve të fundit është zvogëluar dhe
kjo për arsyen se teoriticientët e fijes janë duke zbuluar që ajo që ata
kishin menduar gjatë gjithë kohës është e tëra një teori e njëjtë, e
interpretuar në mënyra të ndryshmë!
Kjo periudhë në historinë e teorisë së fijes është quajtur si revolucioni i
dytë i fijes.
Tani, nxitimi më i madh në hulumtimin e fijeve është që të mbyllim tabelën e
mësipërme në një teori, të cilën disa njerëz dëshirojnë ta quajnë teoria M,
si nëna e të gjitha teorive.
 
Si janë të ndërlidhura teoritë e fijes?
 
Një pamje e re e teorive të fijes.
Në një kohë, teoriticientët e fijes besuan që ekzistojnë 5 teori të
superfijes: tipi I, tipet IIA dhe IIB, dhe dy teori të fijeve heterotike.
Mendohej që jashtë këtyre pesë teorive vetëm njëra ishte saktësisht Teoria e
Çdogjësë dhe kjo ishte teoria, kufiri i energjisë së ulët të së cilës, me
dhjetë dimenzionet e ngjeshura në katër, paraqiste më së miri vrojtimet e
derisotshme të ndeshura në fizikë. Teoritë tjera nuk mund të jenë asgjë
tjetër, përveqse të refuzuara nga teoria e fijes, konstruksione matematikore
pa bekimin e natyrës për te egzistuar në realitet.
Por, tani dihet që kjo figurë naive ishte e gabuar dhe se që të pesë teoritë
e superfijes janë të lidhura në mes veti thuajse secila është një rast i
veçantë të një teorive më fundamentale. Këto teori janë të ndërlidhura me
transformime të cilat quhen dualitete. Nëse dy teori janë të ndërlidhura me
një transformim dual kuptojmë që teoria e parë mund të transformohet në
ndonjë mënyrë ashtuqë të përfundojë duke u dukur sikurse teoria e dytë. Që
të dy teoritë themi se janë duale me njëra tjetrën nën llojin e
transformimit.
Këto dualitete lidhin madhësitë fizike, të cilat, gjithashtu, është menduar
që janë të ndara. Shkallët e distancave të vogla dhe të mëdha, forcat e
forta dhe të dobta të çiftëzuara - këto kuantitete gjithmonë kanë shënuar
një kufi shumë të dalluar të sjelljes së një sistemi fizik, si në teorinë
klasike të fushave, ashtu edhe në fizikën e grimcave kuantike. Por, fijet
mund të fshehin diferencën në mes të së madhës dhe së voglës, të fortës dhe
të dobtës, dhe kjo është arsyeja që këto teori të ndryshme përfundojnë duke
qenë të ndërlidhura.
 
Distancat e vogla dhe të mëdha.
Simetria duale, e cila fsheh mundësinë tonë që të bëjmë dallimin në mes të
shkallëve të distancave të vogla dhe të mëdha, është e quajtur dualiteti T,
dhe vjen nga kompaktifikimi i dimensioneve ekstra hapsinore në teorinë
10-dimensionale të superfijes.
Supozojmë që jemi në një hapësirëkohë dhjetë dimensionale, do të thotë kemi
nëntë dimensione të hapësires dhe një të kohës. Nëse e marrim një nga 9
dimensionet e hapësirës dhe e formojmë një rreth të radiusit R, atëherë
udhëtimi në atë drejtim për distancën L = 2pR na dërgon përgjatë rrethit dhe
na kthen aty ku kemi filluar. Udhëtimi i gimcës rreth këtij rrethi do të
ketë një moment të kuantizuar dhe kjo do të kontribuojë në energjinë totale
të grimcës. Por, fija është shumë e ndryshme, sepse përveç lëvizjes në
rreth, fija gjithashtu mund të mbështillet përreth. Numri i kohëve që fija
mbështillet nëpër rreth quhet numri i mbeshtjelljeve, e cila gjithashtu
është e kuantitizuar.
Tani gjëja më e çuditshme e teorisë së fijes është që këto mode të momenteve
dhe të mbështjelljeve mund të zëvendësohen, përderisa gjithashtu mund të
zëvendësohet radiusi R i rrethit me Lst 2/R, ku Lst është gjatësia e fijes.
Nëse R është shumë më e vogël se sa gjatësia e fijes, atëherë shprehja
Lst2/R do të jetë shumë e madhe. Kështu që, duke zëvendesuar momentin dhe
mënyrën e mbështjelljes së fijes, zëvendësohet shkalla e madhe e distances
me një shkallë të vogël të distancës.
Ky tip i dualitetit quhet dualiteti T.
Dualiteti T ndërlidh tipin IIA me tipin IIB të teoris së supervargjeve. Kjo
do të thotë që, nëse marrim tipin IIA dhe tipin IIB dhe i ngjeshim që të
dyja në një rreth, duke këmbyer momentin dhe mbeshtjelljen, si dhe shkallët
e distancës, ndryshohet njëra teori në tjetrën. E njëjta vlen edhe për dy
teoritë heterotike.
Dualiteti T fsheh diferencën në mes të distancave të mëdha dhe atyre të
vogla. Ajo që i duket si distancë shumë e madhe në një mod të fijes, në
modin e mbështjelljes së fijes duket si distancë shumë e vogël. Kjo është në
kundërshtim me mënyrën se si është punuar në fizikë deri ne ditët e Keplerit
dhe Njutonit.
 
Çiftëzimi i fortë dhe i dobët
Çka është konstantja e çiftëzimit? Ky është një numër i cili na tregon se sa
është i fortë bashkëveprimi. Për shembull, konstantja e Njutonit është
konstante e çiftëzimit për forcën e gravitetit. Nëse konstantja e Njutonit
është e dyfishuar me vlerën që e ka tani, atëherë do të ndiejmë dyherë me
tepër forcën e gravitetit të tokës dhe toka do të ndjejë dy herë më shumë
forcën e gravitetit nga dielli dhe hëna, e kështu me radhë. Konstantja e
madhe e çiftëzimit nënkupton forcë më të madhe dhe kostantja e vogël e
çiftëzimit nënkupton forcë më të dobët.
Çdo forcë ka konstantën e çiftëzimit të saj. Për elektromagnetizmin
konstantja e çiftëzimit është proporcionale me katrorin e ngarkesës
elektrike. Kur fizicientët studiojnë sjelljen kuantike të
elektromagnetizmit, ata s'mund ta zgjidhin saktësisht tërë teorinë, kështu
që ata e ndajnë atë në pjesë të vogla dhe secila pjesë që ata mund ta
zgjidhin ka një konstante të caktuar të çiftëzimit. Në vlera normale të
energjisë së elektromagnetizmit konstanta e çiftëzimit është e vogël dhe
disa nga përafrimet e para japin një zgjidhje të përafërt me atë të saktën.
Por, nëse konstantja e çiftëzimit është e madhe, metoda e njehsimit bie
poshtëëë dhe pjesët e ndara bëhen të pavlefshme si zgjidhje e përafërt.
Kjo gjithahtu mund të ndodhë edhe në teorinë e fijes. Teoritë e fijes kanë
një konstante të çiftëzimit. Por, përkundër teorisë së grimcave, konstantja
e çiftëzimit tek fijet nuk është vetëm numër, por varet nga mënyra e
oscilimit të fijes, e quajtur zgjerim (dilaton). Duke zëvendësuar fushën e
zgjerimit me minus vetvetën, zëvendësohet një konstante me vlerë të madhe të
çiftëzimit me një tjetër, me vlerë të vogël.
Kjo simetri quhet dualiteti S. Nëse dy teori të fijes janë të ndërlidhura me
dualitetin S, atëherë njëra teori me konstante të fortë të çiftëzimit është
e njëjtë me teorinë me konstante të dobët të çiftëzimit. Vëreni që teoria me
çiftëzim të fortë nuk mund të kuptohet si zgjerim në seri, por teoria me
çiftëzim të dobët mund të kuptohet si e tillë. Pra, nëse të dy teoritë janë
të ndërlidhura me dualitetin S, atëherë ne duhet të kuptojmë vetëm teorinë e
dobët, e cila është ekuivalente me teorine e fortë. Për një fizicient, kjo
do të thotë blej dy e paguaj për një!
Teoritë e superfijeve të ndërlidhura me dualitetin S janë: Tipi I i teorisë
së superfijes me teorinë e superfijes heterotike SO(32), dhe tipi IIB me
vetvetën.
Çka nënkuptojmë me këtë?
Dualiteti T është diçka unike në fizikën e fijeve. Është diçka që grimcat
nuk mund ta bëjnë, sepse grimca nuk mund të mbështillet në rreth sikurse
mundet një fije. Nëse teoria e fijes është një teori korrekte e Natyrës,
atëherë ajo implikon që ndarja në mes të shkallëve të mëdha dhe të vogla të
distancës në fizikë nuk është një ndarje e fiksuar, por e rrejdhshme,
varësisht nga tipi i hetimit të cilin e përdorim si matës të distancës, dhe
si e masim qëndimin hulumtimit.
E njëjta vlen edhe për dualitetin S, e cila na mëson që limiti i çiftëzimit
të fortë të një teorie të fijes mund të përshkraj limitin e çiftëzimit të
dobët të një teorie tjetër të fijes.
Kjo tingëllon kundër të gjitha fizikave tradicionale, por kjo është me të
vërtetë një përfundim i arsyeshëm i teorisë kuantike të gravitetit, sepse
teoria e gravitetit e Ajnshtajnit na tregon se si maten madhësitë dhe
lëkundjet e interaksioneve në hapsirën e lakuar.
 
A ka ndonjë teori më fundamentale?
 
Më shumë se thjesht fije
Një zbulim befasues është që teoria e superfijes nuk është vetëm teori mbi
objektet njëdimensionale. Në teorinë e fijes ka objekte shumë dimensionale
duke filluar prej zero (pikat) deri te nëntë, të quajtura fishet apo cipat p
(p-branes). Në terminologjinë e fisheve, ajo të cilën e zakonisht e quajmë
membranë do të jetë dy-fishore, fija quhet një-fishore dhe pika
zero-fishore.
Çka i përbën fishet p? Fishi p është një objekt hapsinor, i cili është
zgjidhje në ekuacionin e Ajnshtajnit në limitin e energjisë së ulët tek
teoritë e superfijeve, me dendsitet të energjisë së fushave jogravitacionale
të kufizuara me nënhapsirë p-dimensionale të hapsirës nëntë dimensionale në
teori. (Përkujtoni që teoria e superfijes ka të bëjë me një hapsirë dhjetë
dimansionale, nëntë dimensione hapsirë dhe një kohë). Për shembull, në
zgjidhje me ngarkesën elektrike, nëse dendësia e fushës elektromagnetike
është e shpërndarë përgjatë një vijë në hapsirë, kjo vijë një-dimensionale
mund të konsiderohet si fish p me p=1.
Një klasë e veçantëë e fisheve p në teorinë e fijeve janë edhe fishet D.
Fishi D është fish p, ku mbarimet e fijeve të hapura janë të lokalizuara në
fishe. Fishi D është si ngacmim kolektiv i fijeve.
Këto objekte morrën shumë kohë që të zbulohen, sepse ndodhen thellë në
matematikën e dualitetit T. Fishet D janë të rëndësishme për të kuptuar
vrimat e zeza në teorinë e vargjeve, veqanërisht për llogaritjen e
qëndrimeve kuantike të cilat na qojnë deri te entropia e vrimave të zeza, e
cila ishte një arritje e madhe në teorinë e vargjeve.
 
Sa dimensione?
Përpara se teoria e fijes të fitojë vëmendjen e plotë të teoriticientëve të
fizikës, teoria më e famshme ishte teoria njëmbëdhjetë dimensionale e
supergravitetit, e cila është një supersimetri e kombinuar me gravitet.
Hapsira 11-dimensionale do të duhej të kompaktizohet në sferë
7-dimensionale, p.sh. duke lënë 4 dimensione të hapsirës të dukshme për
vrojtuesit në distanca të largëta.
Kjo teori nuk hyri në punë si teori e përbashkët të fizikës së grimcave,
sepse nuk ka kufirin e arsyeshëm kuantik si pikë në teorinë e grimcave. Por
kjo teori 11-dimensionale nuk do të zhdukej. Ajo u rishfaq në teorinë
10-dimensionale të superfijes.
Si mundet që teoria 10-dimensionale e superfijes të kthehet në teori të
supergravitetit me hapësirë 11-dimensionale? Ne tashmë kemi mësuar që
relacionet dualistike në mes të teorive të superfijes ndërlidhin shumë teori
të ndryshme, barazimi i distancave të mëdha me distancat e vogla dhe
zëvendësimi i çifteve të forta me çifte te dobta. Kështu që, duhet të
ekzistojë një relacion dual që të mund të shpjegojë se si një teori e fijes,
e cila kërkon hapsirë 10-dimensionale, mund të bëhet një teori
11-dimensionale.
Përderisa e dimë që teoritë e fijes janë të ndërlidhura dhe dyshojmë në atë
që janë vetëm limite të ndryshme të një teorie fundamentale, atëherë ndoshta
një teori më fundamentale ekziston në hapsirë 11-dimensionale? Këto pyetje
na sjellin deri te çështja e teorisë M
Teoria e njohur si M teoria
Teoria M është teoria e panjohur 11-dimensionale, limiti i ulët i energjisë
së të cilës është teoria e supergravitetit 11-dimensionale, e diskutuar me
sipër. Mëgjithatë, shumë njerëz kanë marrë gjithashtu në përdorim M teorinë
që ta shenjëzojnë teorinë fundamentale, nga e cila teoritë e panjohura të
superfijes shfaqen si limite të veqanta.
Ne ende nuk e dimë teorinë fundamentale M, por shumëçka është mësuar për
teoritë 11-dimensionale dhe se si ato ndërlidhen me atë për superfije në
hapsirë 10-dimensionale.
Në teorinë M ekzistojnë gjithashtu edhe objektet e përhapura dhe ato quhen
më parë si M-fishe se sa si D-fishe. Një klasë e M-fisheve në këtë teori ka
hapsirë dy dimensionale, dhe kjo quhet M2-fishe.
Tani konsideroni teorinë M me një hapsirë 10-dimensionale e ngjeshur në
rreth të radiusit R. Nëse njëra nga dy dimensinet e hapsirës të cilat
përbëjnë M2-fishin është e dëmtuar përgjatë rrethit, atëherë mund të
barazojmë objektin me fije fundamentale (një-fishe) të tipit IIA.
Tipi IIA duket të jetë teori 10-dimensionale dhe ekuivalente me teorinë M,
me një limit të çiftëzimit shumë të fortë.
Ne ende nuk e dimë se çfarë është një teori fundamentale përballë teorisë së
fijes, por duke gjykuar nga të gjitha këto relacione, duhet të jetë një
teori shumë interesante dhe e pasur, për atë se ku shkallëzohet distanca,
fuqia e çiftëzimeve, por çak edhe numri i dimensioneve në hapsirë nuk është
kocept fiks por entitete fluide, të cilat ndryshojnë varsisht nga
këndvështrimi ynë.



marrë prej the official string theory web site