Teoria delle stringhe, alla ricerca della spiegazione madre. 2°Parte

Riprendiamo la spiegazione della teoria delle stringhe, pubblicando la seconda parte dell'articolo di David Berman. In questa parte finale della sua esposizione esploriamo il mondo degli universi paralleli e della loro valenza scientifica, scoprendone modelli e fattibilità concrete. La prima parte la trovate qui.

Stringhe in Soccorso

 

Questo è il momento in cui la Teoria delle stringhe viene a salvarci. Essa suggerisce che c'è una scala minima attraverso la quale noi possiamo guardare il mondo: noi possiamo giungere a quella dimensione, non ad una inferiore. La Teoria delle stringhe asserisce che i blocchi di struttura fondamentali della natura non sono come punti, ma come stringhe: hanno un'estensione, in altre parole hanno una lunghezza. E quella lunghezza stabilisce la scala minima con cui possiamo considerare il mondo.

Quale possibile vantaggio potrebbe presentare ciò? La risposta è che le stringhe possono oscillare. Infatti possono oscillare in un infinito numero di modi differenti. Questa è una idea naturale in musica. Noi non pensiamo che ogni singolo suono in un brano musicale sia prodotto da un diverso strumento; sappiamo che una ricca e diversificata gamma di suoni può essere prodotta anche soltanto da un singolo violino. La Teoria delle stringhe è basata sulla stessa idea. Le differenti particelle e forze sono proprio le fondamentali stringhe che oscillano in una moltitudine di differenti modi.

La Matematica che si trova alle spalle della Teoria delle stringhe è lunga e complicata, ma è stata definita in dettaglio. Qualcuno ha, però, mai visto queste cosiddette stringhe? La risposta onesta è “no”. Le recenti stime sulla dimensione di queste stringhe parlano di 10 elevato alla – 34 m, lontano dalla grandezza minima che possiamo osservare oggi, anche al CERN. La Teoria delle stringhe è, d'altra parte, l'unica via finora conosciuta per combinare gravità e Meccanica quantistica e la sua eleganza matematica è per molti scienziati una ragione sufficiente per continuare a indagarla

Le ipotesi della teoria delle stringhe

 

Se la Teoria delle stringhe rappresenta davvero un modello preciso dello spazio-tempo, cosa altro può dirci del mondo?

Una delle sue più sorprendenti e significative ipotesi è che lo spazio-tempo non sia quadridimensionale ma a dieci dimensioni. E' solo nelle dieci dimensioni dello spazio-tempo che la Teoria delle stringhe funziona. Ma allora dove sono queste sei ulteriori dimensioni? L'idea di dimensioni nascoste fu effettivamente avanzata molti anni prima della formulazione della Teoria delle stringhe dal tedesco Theodor Kaluza e dallo svedese Oskar Klein.

Avendo descritto brevemente dopo Einstein il ripiegarsi dello spazio nella relatività generale, Kaluza e Klein considerarono cosa sarebbe successo se una dimensione spaziale fosse stata ripiegata e ricongiunta a se stessa formando un cerchio. Le dimensioni di questo cerchio avrebbero potuto essere molto piccole, persino così piccole da non poter essere osservate. Avrebbero potuto essere nascoste alla vista. Kaluza e Klein mostrarono che, a dispetto di ciò, queste dimensioni potevano ancora avere un effetto sul mondo come lo percepiamo.

L'elettromagnetismo diventa allora una conseguenza del cerchio nascosto con il moto in una dimensione nascosta che sia carica elettricamente. Dimensioni nascoste sono possibili e infatti possono modificare forze in dimensioni a noi percepibili.

La Teoria delle stringhe ha abbracciato l'idea di Kaluza e Klein e recentemente diversi esperimenti sono stati pianificati per cercare di osservare dimensioni nascoste. Una speranza è che le extra-dimensioni possano aver lasciato un'impronta sulle microonde cosmiche, le radiazioni rimaste dal Big Bang, e che uno studio approfondito di queste radiazioni possa rivelarle. Altri esperimenti sono più diretti. La forza di gravità dipende essenzialmente dal numero di dimensioni, così con lo studio delle forze gravitazionali a brevi distanze si può sperare di individuare deviazioni dalla legge di Newton e ancora determinare la presenza di extra-dimensioni.

La Matematica e la Fisica si sono sempre influenzate reciprocamente, con la nuova Matematica che è stata inventata per descrivere la natura e la vecchia Matematica che si sforza di offrire descrizioni perfette per fenomeni fisici nuovamente riscoperti. La Teoria delle stringhe spinge nella medesima direzione e molti matematici lavorano su idee ispirate da questa. Queste includono la possibile Geometria delle dimensioni nascoste, le idee base della Geometria quando c'è una minima distanza, i modi in cui le stringhe possono separarsi e ricongiungersi, e la domanda su come noi possiamo mettere in relazione le stringhe alle particelle nel mondo che abbiamo sotto gli occhi.

La Teoria delle stringhe ci offre una eccitante visione della natura come minuscole parti di stringa che oscillano in uno spazio con dimensioni nascoste sovrapposte. Tutte le implicazioni di queste idee sono ancora da comprendere. La Teoria delle stringhe è un'area di ricerca attiva con centinaia di persone che lavorano per vedere come questa teoria trasformi il mondo che vediamo attorno a noi.

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Commenti: 4
  • #1

    Lorenzo (mercoledì, 11 maggio 2011 18:49)

    Brava Redazione, ottima 2° parte come la 1°. Non è facile.
    Credo, però, di ricordare (salvo errore mnemonico) che nella M-Teoria, ossia la teoria unificata, esista una dimensione in più, pertanto le dimensioni ammontano a 11.

  • #2

    Guido (giovedì, 12 maggio 2011 12:59)

    Si Lorenzo, ricordi il giusto. Le dimensioni per ora ipotizzate sono 11.

  • #3

    Patrizio (giovedì, 12 maggio 2011 13:19)

    Consiglio vivamente a tutti gli interessati di leggersi "The Elegant Universe" di Brian Green.

  • #4

    kimaka (sabato, 14 maggio 2011 23:58)

    ottima relazione e splendido consiglio del sign. Patrizio,inkino...(^_^)...