História e propriedades da teoria M

M-Theory é o nome para uma versão unificada do teoria das cordas, proposto em 1995 pelo físico Edward Witten. No momento da proposta, havia 5 variações da teoria das cordas, mas Witten apresentou a ideia de que cada uma era uma manifestação de uma única teoria subjacente.

Witten e outros identificaram várias formas de dualidade entre as teorias que, juntamente com certas suposições sobre a natureza do universo, poderiam permitir que todos fossem uma única teoria: Teoria M. Um dos principais componentes da M-Theory é que ela exigia a adição de mais uma dimensão no topo da já numerosas dimensões extras da teoria das cordas, para que as relações entre as teorias possam ser deu certo.

Nos anos 80 e início dos 90, a teoria das cordas havia chegado a um problema devido a uma abundância de riquezas. Ao aplicar a supersimetria à teoria das cordas, na teoria das supercordas combinadas, os físicos (incluindo o próprio Witten) explorou as estruturas possíveis dessas teorias, e o trabalho resultante mostrou 5 versões distintas de supercordas teoria. A pesquisa mostrou ainda que você poderia usar certas formas de transformações matemáticas, chamadas dualidade S e dualidade T, entre as diferentes versões da teoria das cordas. Os físicos estavam perdidos

Em uma conferência de física sobre teoria das cordas, realizada na Universidade do Sul da Califórnia, na primavera de 1995, Edward Witten propôs sua conjectura de que essas dualidades sejam levadas a sério. E se, ele sugeriu, o significado físico dessas teorias é que as diferentes abordagens da teoria das cordas eram maneiras diferentes de expressar matematicamente a mesma teoria subjacente. Embora ele não tivesse os detalhes dessa teoria subjacente mapeados, ele sugeriu o nome para ela, M-Theory.

Parte da idéia no coração da própria teoria das cordas é que as quatro dimensões (3 dimensões espaciais e uma dimensão temporal) do nosso universo observado podem ser explicado pensando no universo como tendo 10 dimensões, mas depois "compactando" 6 dessas dimensões em uma escala sub-microscópica que nunca é observado. De fato, o próprio Witten foi uma das pessoas que desenvolveu esse método no início dos anos 80! Ele sugeriu agora fazer o mesmo, assumindo dimensões adicionais que permitiriam as transformações entre as diferentes variantes da teoria das cordas em 10 dimensões.

O entusiasmo da pesquisa que surgiu dessa reunião e a tentativa de derivar as propriedades da M-Theory, inaugurou uma era que alguns chamaram de "revolução da teoria da segunda corda" ou "segunda revolução das supercordas".

Embora os físicos ainda não tenham descoberto os segredos da teoria M, eles identificaram várias propriedades que a teoria teria se a conjectura de Witten se tornasse verdadeira:

• 11 dimensões do espaço-tempo (essas dimensões extras não devem ser confundidas com a idéia na física de um multiverso universos paralelos)
• contém cadeias e farelos (originalmente chamado de membranas)
• métodos de uso da compactação para explicar como as dimensões extras se reduzem às quatro dimensões do espaço-tempo que observamos
• dualidades e identificações dentro da teoria que permitem reduzir a casos especiais das teorias de cordas conhecidas e, finalmente, na física que observamos em nosso universo

Não está claro o que o M em M-Theory deve significar, embora seja provável que originalmente significasse "Membrane", uma vez que esses acabavam de ser descobertos como um elemento-chave da teoria das cordas. O próprio Witten tem sido enigmático sobre o assunto, afirmando que o significado do M pode ser selecionado para o gosto. As possibilidades incluem Membrana, Mestre, Magia, Mistério e assim por diante. Um grupo de físicos, liderado em grande parte por Leonard Susskind, desenvolveram a Teoria das matrizes, que eles acreditam que poderia eventualmente cooptar o M, se alguma vez se mostrar verdadeiro.

A teoria M, como as variantes da teoria das cordas, tem o problema de que atualmente não faz previsões reais que possam ser testadas na tentativa de confirmar ou refutar a teoria. Muitos físicos teóricos continuam pesquisando nessa área, mas quando você tem mais de duas décadas de pesquisa sem resultados sólidos, o entusiasmo, sem dúvida, diminui um pouco. Não há evidências, no entanto, que argumentem fortemente que a conjectura da Teoria M de Witten também seja falsa. Pode ser um caso em que uma falha em refutar a teoria, como mostrar que ela é internamente contraditória ou inconsistente de alguma forma, é o melhor que os físicos podem esperar no momento.