Sumber Gambar: Juergen Faelchle / ShutterstockSeperti yang dikatakan beberapa fisikawan modern, masalah dengan teori string (selanjutnya TS) adalah bahwa terlalu banyak alam semesta diperlukan untuk pekerjaannya. Menurut TS, ada
versi dunia, masing-masing dengan hukum fisika sendiri. Tetapi jika kita memiliki di hadapan kita suatu spektrum pilihan tatanan dunia seperti itu, lalu bagaimana mengadaptasi teori untuk menjelaskan prinsip-prinsip realitas kita?
Sekali lagi, seperti yang disarankan sebagian besar fisikawan - dan mungkin semua -, Alam Semesta tambahan sebenarnya dalam keadaan padat; asumsi ini, pada gilirannya, diambil untuk memasukkan dalam teori keteguhan
energi gelap (selanjutnya TE), yang masih dianggap sebagai kekuatan pendorong utama ekspansi inflasi kosmos. Namun, beberapa ilmuwan memiliki keinginan untuk menghancurkan dimensi "ekstra"; pada saat yang sama mereka menyatakan bahwa ini bukan langkah mundur, melainkan terobosan serius dalam meningkatkan TS. Sayangnya, seluruh komunitas ilmiah masih percaya bahwa pendekatan "multiverse" harus dilestarikan, dan secara umum, secara umum, ini bukan masalah.
Perdebatan tentang topik yang membakar terjadi di Jepang, pada akhir Juni, di mana para pendukung teori string berkumpul dari seluruh dunia pada konferensi Strings 2018 ("Strings 2018"). "Beberapa pemikiran segar memicu perdebatan sengit tentang beberapa masalah," kata Ulf Danielsson, seorang ahli fisika di Universitas Uppsala, Swedia. Pada dasarnya, diskusi berkisar pada beberapa makalah ilmiah (
pertama ,
kedua ) yang diterbitkan pada sumber daya web
ArXiv selama sebulan terakhir, yang berfokus pada apa yang disebut
"lanskap" -
seperangkat Alam Semesta potensial yang
tidak dapat
dipahami yang muncul sebagai hasil dari penyelesaian berbagai persamaan yang TS menggambarkan dunia kita dengan semua isinya, termasuk energi gelap. Seperti yang ditekankan oleh kedua karya ini, jika Anda menyeret teori dari "lanskap" yang nyaman ke dalam apa yang disebut
"rawa" , maka matematika mulai pincang dan bertentangan dengan dirinya sendiri. Selama bertahun-tahun, banyak keputusan telah mendarat langsung di "rawa", tetapi belum ada yang menyatakan gagasan bahwa semua atau hampir semua hasil berdasarkan prinsip "lansekap" harus ada di sana. Seperti yang dikatakan
Kamran Wafa , seorang ahli fisika di Universitas Harvard, pada konferensi tersebut: "Sangat mungkin bahwa pada prinsipnya kita tidak dapat menemukan solusi yang tepat untuk teori string yang melibatkan energi gelap."
Hilang di Multiversum
Teori string telah lama diposisikan sebagai upaya untuk menggambarkan dunia di sekitar kita dengan satu "Teori Segalanya", dengan menambahkan dimensi tambahan ke dalamnya dan menganggap semua partikel sebagai miniatur yang terus menerus menggetarkan "string". Banyak penganut TS masih menganggapnya sebagai cara yang paling cocok untuk akhirnya mewujudkan impian Albert Einstein - untuk menggabungkan teori relativitas umum (GR) dengan efek kuantum. Selain itu, perlu dicatat bahwa "lanskap", yang memprediksi perilaku banyak alam semesta, sering kali mengusir fisikawan. "Dari sudut pandang saya," lanskap "membunuh teori karena kehilangan nilai sebagai metode peramalan," kata Paul Steinhardt, seorang ahli fisika di Universitas Princeton, penulis salah satu karya yang disebutkan di atas yang mengkritik TS. "Secara harfiah
apa pun diperbolehkan." Steinhardt dan rekan-rekannya melihat jalan keluar dari masalah yang baru ditemukan dengan penambahan energi gelap. "Kisah ini dengan multiversum besar kemungkinan besar secara matematis tidak benar," tambah Danielsson, "Yang cukup aneh, karena teorinya secara paradoks menjadi lebih bersifat kenabian daripada yang kita duga."
Beberapa ahli teori, seperti Savedip Seti dari University of Chicago, sebaliknya, bahkan senang dengan apa yang terjadi: “Saya pikir ini luar biasa. "Saya telah skeptis terhadap konsep" lansekap "untuk waktu yang lama, dan senang mendengar bahwa paradigma telah berpindah dari titik kepercayaan buta pada kemampuan untuk membuktikan semua keputusan ini." Tetapi tidak semua orang menyukai gagasan bahwa hasil berdasarkan "lanskap" harus benar-benar berada di "rawa" - terutama tim peneliti yang mengusulkan salah satu versi pertama dari "lanskap" pada tahun 2003, yang disebut
KKLT dengan huruf pertama dari nama-nama ilmuwan pencipta. Shamit Kahru, salah satu anggota kelompok KKLT dari Universitas Stanford, menyatakan keraguan tentang argumen Wafa dan yang lainnya: “Tidak, tentu saja bagus untuk terlibat dalam berbagai spekulasi dan mencoba memprediksi bagaimana ini akan mempengaruhi hasil, tetapi saya tidak melihat alasan, teoretis atau eksperimental, untuk untuk mengambil "permainan tebak-tebakan" ini dengan serius. Data awal dan bagaimana kami menggabungkannya menjadi satu kesatuan - semuanya dibenarkan secara sempurna. "
Juan Muldacena , seorang ahli fisika teoretis di Institute for Advanced Study, New Jersey, juga menyatakan bahwa ia akan terus berpegang pada gagasan keberadaan banyak Alam Semesta Energi Gelap dalam kerangka teori string.
Ya, banyak di bidang sains cukup senang dengan TS dengan multiversum. "Jelas bahwa jika pendekatan menggunakan" lanskap "benar, maka membandingkan Semesta kita dengan multiverse sama dengan membandingkan tata surya dengan bagian Semesta lainnya," jelas Kahru. "Dan itu bagus." Johannes Kepler berusaha menemukan alasan mendasar mengapa Bumi berada pada jarak tertentu dari Matahari, dan bukan yang lain. Tetapi sekarang kita tahu bahwa bintang kita adalah salah satu dari miliaran bahkan di galaksi ini, dan banyak dari mereka juga memiliki planet, dan jari-jari orbit Bumi hanyalah angka acak, dan bukan hasil dari beberapa hubungan matematis yang sangat tersembunyi dalam jalinan alam semesta. Oleh karena itu, jika kita membiarkan keberadaan bilah-bilah alam semesta lain, maka parameter kosmos yang mengelilingi kita hanyalah sekumpulan angka yang berubah-ubah, tidak lebih. Dan kesimpulan bahwa mereka tampaknya benar-benar dirancang dengan tepat untuk kehidupan seseorang hanyalah kesalahan pemilihan; seiring waktu, umat manusia pasti akan menemukan jenisnya sendiri di sudut-sudut langka multiversum itu, di mana kondisinya cocok untuk manusia. ”
Accelerating Universe
Nah, kembali ke pertanyaan energi gelap: justru invariannya yang tidak cocok dengan teori string. Dan menurut Wafa, ini adalah alasan yang bagus untuk meragukan konsep TE - terutama dalam bentuk yang disebut
"konstanta kosmologis .
" Gagasan, yang diusulkan oleh Einstein pada tahun 1917, menerima kehidupan kedua pada tahun 1998, ketika para astronom menemukan bahwa Semesta tidak hanya berkembang, tetapi melakukannya dengan percepatan. Konstanta kosmologis akan menjadi bentuk energi vakum, stabil dan menangkal gaya gravitasi. Tapi, ternyata, ini bukan satu-satunya cara yang mungkin untuk membenarkan percepatan ekspansi dunia. Sebagai contoh, ada hipotesis tentang
"intisari" sebagai semacam bidang tertentu yang merasuki seluruh Alam Semesta yang dapat diamati dan pada saat yang sama berubah. "Terlepas dari apakah penganut teori string akhirnya dapat mengaitkannya dengan energi gelap yang konstan, tiba-tiba ternyata gagasan ketidakkonsistenan TE terlihat lebih alami di TS", Vafa bersenang-senang. "Dan dalam hal ini, orang yang dapat mengukur perubahan akan menang energi gelap melalui pengamatan astronomi. "
Dan karena semua data yang dikumpulkan para astronom sebelum itu menegaskan gagasan tentang konstanta kosmologis, sekarang ada beberapa ruang untuk bermanuver.
Probe Euclid , teleskop inframerah NASA
WFIRST , dan peralatan
Laboratorium Simons yang sedang dibangun telah merencanakan serangkaian percobaan untuk memahami apakah energi gelap di masa lalu lebih lemah atau lebih kuat dari sekarang. Paul Steinhardt: “Kami bahkan tidak harus menunggu beberapa teknologi baru untuk memulai. Kami sudah dalam bisnis. "
Yang mengejutkan, bahkan mereka yang skeptis tentang asumsi Wafa mendukung pencarian alternatif konstanta kosmologis. Misalnya, Anda dapat mengutip
Eve Silverstein , seorang kosmolog Amerika dan ahli fisika teoretis: “Saya tidak berpikir ada alasan untuk mulai bertanya-tanya seperti apa hasil pengamatan energi gelap nantinya. Tetapi saya setuju bahwa [bidang variabel energi gelap] ini sangat menyederhanakan penciptaan model percepatan ekspansi alam semesta. "
Omong kosong bukan satu-satunya pilihan. Berlawanan dengan latar belakang karya Wafa, Danielsson dan rekan-rekannya mempresentasikan
cara alternatif untuk "berteman" dengan sel bahan bakar dan kendaraan. Dalam versi mereka, Alam Semesta kita adalah permukaan tiga dimensi dari gelembung tertentu yang meluas ke ruang angkasa dengan sejumlah besar dimensi. "Para ilmuwan yang menggunakan permukaan ini dapat mereplikasi fisika dengan konstanta kosmologis," Danielsson menjelaskan. "Dibandingkan dengan apa yang kita pikirkan sebelumnya, ini adalah metode yang sama sekali berbeda dari penggantian energi gelap ke dalam persamaan."
Teori Baik
Tanpa keraguan, dasar dari semua diskusi mengenai teori string terletak pada pertanyaan utama: apa arti fisika sebagai ilmu? Bisakah kita menuntut penjelasan dari teori paling keren tentang setiap peristiwa terkecil di Semesta yang mengelilingi kita, atau ini sudah terlalu banyak? Dan ketika teori itu bertentangan dengan ide-ide kita tentang struktur dunia - apakah ada baiknya membuang teori itu atau apa yang kita anggap sebagai "pengetahuan" tentang sifat sesuatu?
Ya, TS menarik banyak orang dengan "keindahan" -nya - solusi dari persamaannya cukup memuaskan, dan penjelasan yang diberikan kepadanya tidak tanpa keanggunan. Tetapi secara bertahap ada kekurangan bukti - dan bahkan lebih buruk lagi, tidak ada kepastian bahwa mereka pada prinsipnya akan ditemukan. Namun, bahkan asumsi bahwa tidak mungkin memasukkan sel bahan bakar di dalam kendaraan tidak menghentikan penggemar. “Itu sangat luas dan luar biasa, dan begitu benar dalam banyak hal sehingga kami telah mengajarkan diri kami untuk berpikir -“ kesalahannya tidak secara teori, saya salah, ”kenang Networks -“ Tetapi mengejar “keindahan” bukanlah cara terbaik untuk mengembangkan Jenderal yang tepat Teori Alam Semesta. " Pada akhirnya, seperti yang
ditulis Sabina Hossenfilder dari Institute for Advanced Study, dalam buku terbarunya, Lost in Math: Bagaimana Kecantikan Memimpin Fisika Astray (Hilang dalam Matematika: Bagaimana “Kecantikan“ Membuat Fisika Menjadi Jalan "), Frankfurt:" Matematika penuh dengan menakjubkan dan hal-hal indah, dan kebanyakan dari mereka tidak ada hubungannya dengan dunia nyata. "
Meskipun sering bertentangan pandangan, fisikawan teoritis tetap orang baik, disatukan oleh kehausan yang umum - untuk mengetahui segala sesuatu yang ada, termasuk Semesta. Kahru, yang menciptakan "lanskap," adalah pengawas Wafa, seorang kritikus yang sengit terhadap ide-idenya - tetapi mereka masih berteman. "Suatu kali dia bertanya kepada saya apakah saya siap bersumpah dengan hidup saya bahwa" lanskap "ada," Kahru tertawa. "Saya menjawab bahwa saya siap bersumpah dengan hidupnya!"
Materi tambahan oleh Lee Billings.
Artikel ini disediakan oleh Astrobiology Magazine , penerbit web yang disponsori oleh Program Astrobiology NASA.