Teoria delle stringhe: ecco tutto quello che bisogna sapere
Il mondo della fisica nell'ultimo secolo ha subito molti cambiamenti, fra nuove scoperte e conferme di teorie precedenti. Possiamo dire che tutti i processi fisici si possono spiegare attraverso due teorie, la teoria della relatività atta a descrivere il macroscopico e la fisica quantistica che si occupa del microscopico e dello studio del comportamento della materia. Queste due teorie però sono contrastanti e non è mai stato possibile unirle per trarre una sola unica legge con cui poter spiegare il Tutto. E' solo intorno agli anni '70 del ventesimo secolo che nasce una teoria unificatrice, la teoria delle stringhe, che seppur non ancora sperimentata sembra poter conciliare le due precedenti teorie. Iniziamo la scoperta di questa nuova teoria fisica, nota anche come la "Teoria del Tutto".
Che cos’è la teoria delle stringhe?
La teoria delle stringhe è una teoria sperimentale creata ad hoc per permettere l’unione tra le due grandi teorie della fisica contemporanea ossia la teoria di Einstein riguardante la relatività generale e la fisica quantistica. Entrambe queste teorie prese singolarmente erano perfettamente funzionanti, ma quando si provò ad unirle si crearono problemi di incompatibilità. La teoria delle stringhe considera le particelle puntiformi, prive di dimensione spaziale, come degli oggetti uno-dimensionali chiamati appunto stringhe. Secondo recenti studi le stringhe sarebbe gli elementi ultimi della materia con dimensioni infinitesimali, miliardi di miliardi di volte più piccole del nucleo di un atomo e per questo inosservabili dagli scienziati. Tale teoria descrive come le stringhe si muovono nello spazio-tempo e interagiscono tra di loro. Le stringhe possono vibrare in diversi modi, uno di questi è secondo il gravitone, ossia la particella responsabile della gravità; ciò rende la teoria delle stringhe una teoria di gravità quantistica.
Teoria delle stringhe: quando venne scoperta e da chi
La teoria delle stringhe venne intuita per la prima volta nel 1968 dal fisico italiano Gabriele Veneziano, ma verrà introdotta nel modo delle fisica solo nel 1970. Questa teoria venne inizialmente creata per lo studio delle interazioni forti, prima che venisse formulata la cromodinamica quantistica. La prima forma della teoria, chiamata teoria della stringa bosinica, prendeva in esame solo i bosoni, mentre successivamente vennero descritti anche i fermioni con la teoria delle superstringhe. Prima degli anni ’90 del secolo scorso vennero pubblicate 5 teorie riguardanti le stringhe, ma solo dopo si scoprì che altro non erano che casi particolari di una sola teoria 11 dimensionale chiamata teoria M.
Perchè non è possibile dimostrare la teoria delle stringhe?
Come precedentemente detto la teoria delle stringhe non può essere dimostrata empiricamente dagli scienziati a causa del numero di dimensioni che prevede. E’ una teoria a 11 dimensioni mentre la mente umana può concepirne solo 3, gia nel caso della teoria della relatività generale a 4 dimensioni nascono alcuni problemi. Tuttavia anche se non è verificabile concretamente alcuni studiosi della Towson University hanno ipotizzato che la teoria delle stringhe si potrebbe dimostrare osservando il moto dei pianeti del sistema solare. Tali studiosi sono convinti di poter trovare nuovi limiti alla teoria misurando le orbite planetarie e al tempo stesso si aspettano la violazione del principio di equivalenza newtoniano. Oltre a questo esperimento si potrebbe anche verificare mediante le anisotropie nel fondo cosmico, le stringhe cosmiche o le particelle a carica elettrica frazionaria.
Teoria delle stringhe: quante ne esistono?
Esistono tre principali teorie delle stringhe, anche se poi successivamente la loro formulazione si è scopeto che sono tutti casi particolari di un unico caso generale.
Teoria bosonica: E’ stata la prima teoria delle stringhe a essere proposta ed è anche la più semplice. descrive solo i bosoni e si struttura in uno spazio tempo di 26 dimensioni, prevede l’esistenza di tachioni che sono particelle ipotetiche di massa variabile e immaginaria e proprio per questa caratteristica instabile tale legge non riesce a spiegare la realtà a pieno. In questa teoria si predice l’esistenza del gravitone, la particella responsabile della gravità.- Teoria delle superstringhe: esistono 5 teorie delle superstringhe, tutte prevedono i fermioni invece dei tachioni e si sviluppano in uno spazio a 10 dimensioni di cui 9 spaziali e 1 temporale.
- Teoria M: venne proposta nel 1995 da Edward Witten, è la teoria che soggiace alle teorie delle superstringhe e si sviluppa in 11 dimensioni dello spazio-tempo. La lettera M presente nel nome indica Magia, Mistero o Matrice, proprio per indicare la poca conoscenza che l’uomo possiede a riguardo.
Teoria delle stringhe: scopriamo le 11 dimensioni
La mente umana è capace di percepire solo tre dimensioni spaziali, altezza, lunghezza e profondità e una dimensione temporale. con queste 4 dimensioni è possibile dimostrare la relatività generale, ma quali sono le altre 7 dimensioni della teoria delle stringhe? Iniziamo con il dire che di queste 11 dimensioni 10 sono spaziali e una sempre temporale e per immaginarci le 7 dimensioni spaziali dobbiamo ricorrere al concetto di dimensioni arrotolate. Immaginiamo un tubo metallico su cui abbiamo posizionato una formica, se lo osserviamo da molto lontano ai nostri occhi sembrerà piatto e quindi potremmo dedurre che la formica potrà solo muoversi orizzontalmente in direzione destra o sinistra, ma avvicinandoci al tubo ci accorgeremmo di come la formica potrebbe anche muoversi attorno al diametro del cubo in senso orario o antiorario. Le dimensioni dell’universo funzionano proprio come l’esempio delle formica, ciò che ai nostri occhi appare piano in realtà è composto da altre dimensioni che a causa delle ridotte misure il nostro occhio non può percepire.
Che cosa indica il termine stringa in campo matematico?
Una stringa è una sequenza finita di simboli appartenenti all’alfabeto di un preciso linguaggio formale. Se si applica questo concetto alla matematica la stringa sarà rappresentata dalla successione finita dei numeri che compongono il codice preso in esame.
