Ibu dari semua teori string lulus ujian bahwa belum ada teori gravitasi kuantum yang dapat lulus.
Teori-M membawa ke dalam struktur matematika tunggal semua lima versi teori string yang konsisten (serta deskripsi partikel yang disebut supergravitasi ). Dalam berbagai kondisi fisik, sepertinya masing-masing teori ini.Sulit untuk menjadi "teori segalanya." TV memiliki tugas yang sulit - untuk mendorong gravitasi ke dalam hukum kuantum alam sedemikian rupa sehingga, dalam skala besar, gravitasi tampak seperti lengkungan kain ruang-waktu, yang dijelaskan Albert Einstein dalam teori relativitas umumnya. Entah bagaimana, lengkungan ruang-waktu muncul sebagai penyebut umum dari satuan energi gravitasi yang dikuantisasi - partikel yang dikenal sebagai
graviton . Tetapi upaya naif untuk menghitung interaksi graviton menyebabkan infinitas yang tidak berarti, yang menunjukkan perlunya pemahaman yang lebih dalam tentang gravitasi.
Teori string, atau, secara teknis lebih tepat, teori-m, sering digambarkan sebagai kandidat utama TV di alam semesta kita. Tetapi dia tidak memiliki bukti empiris, karena tidak ada ide alternatif lain tentang bagaimana gravitasi dapat bergabung dengan semua kekuatan fundamental lainnya. Mengapa teori-m memberikan keuntungan lebih dari yang lain?
Teori ini, seperti yang Anda tahu, mengklaim bahwa graviton, seperti elektron, foton, dan yang lainnya, bukanlah partikel titik, tetapi pita energi karet yang sangat kecil, atau "string" yang bergetar dengan berbagai cara. Ketertarikan pada teori string meningkat tajam pada pertengahan 1980-an, ketika fisikawan menyadari bahwa teori ini memberikan deskripsi matematis gravitasi quantum yang konsisten secara matematis. Tetapi lima versi teori yang terkenal itu “perturbatif,” artinya, mereka berhenti bekerja dalam kondisi tertentu. Para ahli teori dapat menghitung apa yang terjadi ketika dua string graviton bertabrakan pada energi tinggi, tetapi tidak berdaya sebelum penggabungan graviton sangat ekstrem sehingga menimbulkan lubang hitam.
Kemudian pada 1995, fisikawan Edward Witten menemukan ibu dari semua teori string. Dia menemukan berbagai tanda bahwa teori string perturbasi cocok dengan satu teori non-perturbasi yang koheren, yang disebutnya "teori-M". Teori-M dalam berbagai konteks fisik terlihat seperti salah satu teori string, tetapi tidak memiliki batasan pada kondisi - dan ini merupakan persyaratan penting untuk teori segalanya. Atau setidaknya itulah yang dikatakan perhitungan Whitten. "Whitten dapat berdebat tanpa menuliskan persamaan teori-M, yang mengesankan dalam dirinya sendiri, tetapi meninggalkan banyak pertanyaan yang tidak terjawab," jelas David Simmons-Duffin, seorang ahli fisika teoretis di California Institute of Technology.
Ledakan penelitian lain terjadi dua tahun kemudian, ketika fisikawan
Juan Maldacena menemukan korespondensi AdS / CFT: penerapan prinsip holografik yang menggabungkan gravitasi di wilayah ruang-waktu yang dikenal sebagai "ruang anti-de Sitter" (AdS) dengan deskripsi kuantum partikel ( teori bidang konformal, CFT) bergerak di sepanjang perbatasan wilayah ini. AdS / CFT memberikan definisi lengkap teori-M untuk kasus khusus geometri ruang-waktu AdS, diisi dengan energi negatif, yang membuatnya membelok berbeda dari Semesta kita. Untuk dunia fiksi semacam itu, fisikawan dapat menggambarkan proses pada energi apa pun, termasuk pembentukan dan penguapan lubang hitam. 16.000 makalah yang disebutkan oleh Muldasen selama 20 tahun terakhir sebagian besar mencoba melakukan perhitungan ini untuk lebih memahami AdS / CFT dan gravitasi kuantum.
Urutan peristiwa yang sederhana ini membuat sebagian besar ahli menyimpulkan bahwa teori-M adalah kandidat utama untuk TV, meskipun definisi pastinya di alam semesta seperti kita masih belum diketahui. Apakah teorinya benar atau tidak merupakan masalah tersendiri. Senar yang ia tawarkan - serta pengukuran terlipat tambahan di mana senar ini harus bergetar - 10 juta miliar kali lebih kecil daripada resolusi eksperimen seperti Large Hadron Collider. Dan beberapa fitur makroskopis dari teori yang sudah bisa dilihat, seperti string kosmik atau supersimetri, tidak ditemukan.
Versi lain dari TV memiliki banyak masalah teknis yang berbeda, dan belum satu pun dari mereka mengulangi konsistensi matematis dari teori string - sebagai perhitungan dari proses tersebut, misalnya, sebagai hamburan graviton dengan satu sama lain. Menurut Simmons-Duffin, tidak satu pun dari pesaing mampu menyelesaikan langkah pertama, atau "koreksi kuantum" pertama dari perhitungan ini. Seorang filsuf bahkan berpendapat bahwa status teori string, sebagai satu-satunya teori konsisten yang diketahui, dianggap sebagai bukti kebenarannya.
Di antara saingan yang jauh ada
gravitasi yang aman asimptotik , teori E8 [ini juga merupakan "
teori segalanya yang sangat sederhana "],
geometri non-komutatif, dan
sistem fermion kausal . Gravitasi asimtotik yang aman, misalnya, menunjukkan bahwa gaya gravitasi dapat berubah ketika bergerak ke skala yang lebih kecil untuk membantu menghindari ketidakterbatasan dalam perhitungan. Namun sejauh ini belum ada yang berhasil membuat trik ini bekerja.