Pregatiti Hekuran Pashollari, 3 tetor 2018
“Forca e gravitetit dhe nje nga tre dimesionet e hapesires mund te jene nje iluzion i gjeneruar nga bashkeveprimet e veçanta midis grimcave dhe fushave fizike, qe çfaqen ne nje univers me dy dimesione”
Realiteti qe na rrethon ka tre dimesione. Nqs ne keto tre dimesione shtohet dhe koha, rezultati qe perftohet eshte nje hapesire me kater dimesione qe e quajme ndryshe dhe hapesire-koha. Kjo do te thote qe ne jetojme ne nje univers kater-dimesionesh.
Teori te reja fizike jane duke hedhur hipotezen shkencore qe nje nga tre dimesionet hapesinore mund te jete iluzive (jo nje realitet fizik) dhe qofte grimcat elementare, qofte fushat fizike te cilat kompozojne realitetin, “levizin” realisht ne nje ambjent dy-dimesionesh.
Edhe graviteti eshte nje iluzion, nje force qe nuk eshte e pranishme ne boten dy-dimesionesh, por qe çfaqet (materializohet) vetem ne saje te egzistences iluzive te dimesionit te trete.
Teorite e sotme pranojne qe numri i dimesioneve te realitetit mund te jete nje çeshtje pikpamjesh:
Fizikantet mund te zgjedhin te pershkruanje realitetin si diçka qe i nenshtohet nje teresie te caktuar ligjesh (midis te cilave dhe graviteti) ne nje ambjent tre-dimesionesh.
Ne nje alternative tjeter mund te zgjedhin te pershkruajne realitetin ne nje ambjent dy-dimesionesh (ku gravitetit mungon)
Pavarsisht nga diferencat e thella, te gjitha teorite pershkruajne gjithçka qe ne shohim te cilat jane ne perputhje me te dhenat qe ne mbledhim mbi ate se si funksionon universi. Dhe ajo qe eshte me e debatueshme, a do te kemi menyren per te pare se cila teori do te jete “realisht” e vertete.
“Një martesë e vështirë”
Per te sqaruar idene e realitetit dy-dimesional, duhet te pranojme qe eshte nje çeshtje e cila ve ne prove te veshtire imagjinaten. Megjithate, egzistojne forma te ngjashme qe ne i verejme ne jeten e perditshme. Per shembull nje olograme qe eshte nje objekt dy-dimesionesh e vezhguar ne kushtet e nje ndriçimi, prodhon nje pamje tre-dimesionesh dhe i gjithe informacioni qe pershkruan kete pamje tre-dimesinesh eshte ne fakt nje iluzion. Ne menyre analoge, sipas teorive te reja fizike, i gjithe universi mund te konsiderohet nje tip olograme gjigandeske.
Pershkrimi olografik (dy-dimesionesh) nuk eshte nje kuriozitet intelektual ose filozofik. Nje llogaritje qe nga nje kendveshtrim mund te jete shume e veshtire per t’u kryer, mund te zgjidhet lehtesisht ne nje menyre tjeter, duke e transforuar problemin fizik ne nje “loje te re”.
Rezultatet e disa eksperimenteve te fizikes se grimcave me energji te larta kane dhene tregues reale mbi vlershmerine e modelit olografik.
Perveç kesaj, kjo teori ofron nje mundesi tjeter per te krijuar nje teori kuantike te gravitetit, qe respekton parimet e mekanikes kuantike.
Teoria kuantike e relativitetit eshte nje element kyç per te unifikuar te gjitha forcat e natyres dhe eshte e nevojshme per te spjeguar qofte ato se se çfare ndodhin ne “vrimat e zeza”, qofte ngjarjet qe kane ndodhur ne nje te mijten e te mijtes pas shperthimit te madh (big bang)…
Dihet qe teoria kuantike ka reth 80 vjet qe eshte krijuar, dhe fillimisht ajo ka qene zhvilluar per te pershkruar sjelljet e grimcave elementatre ne ambientete atomike dhe subatomike.
Ne keto ambiente mikroskopike, objektet kuantike kane nje domethenie te tyre te ndryshme nga ajo me mekaniken klasike. Ne teorine kuantike objektet nuk kane nje pozicion dhe shpejtesi te percakuar sakte. Ato karakterizohen nga probabiliteti dhe nga valet qe okupojne zonat e hapesires.
Ne boten kuantike çdo gje konsiderohet si nje gjendje e nje fluksi konstant, ku edhe hapesira “boshe” merret si nje realitet plot me grimca virtuale (jo reale), te cilat çfaqen dhe zhduken vazhdimisht.
Nga ana tjeter, teoria me e mire mbi gravitetin ne dizpozicion te fizikanteve, siç eshte teoria e relativitetit te pergjithshem, eshte nje teori klasike. Relativiteti i pergjithshem, frut i punes se Ajshtajnit, spjegon qe perqendrimi i madh i materies ose i energjise shkaktojne nje kurbature (perkulje) te hapesire-kohes, dhe kjo kurbature devijon trajektoren e grimces njesoj sikur ajo te binte ne nje fushe gravitacionale.
Sot eshte nje fakt i pamohueshem qe shume nga parashikimet e relativitetit te pergjithshem jane verifikuar eksperimentalisht me nje shkalle te larte saktesie.
Ne nje teori klasike siç eshte dhe relativiteti i pergjithshem, objektet kane pozicion dhe shpejtesi te percaktuar sakte, siç eshte rasti i planeteve, te cilet rrotullohen ne orbita e tyre per rreth Diellit. Keto pozicione (koordinata) dhe shpejtesi mund t’i futim ne ekuacionet e relativitetit te pergjithshem dhe prej tyre te nxjerim kurbaturen e hapesire-kohes, dhe nga kjo te llogarisim efektet gravitacionale mbi trajektoret e objekteve. Kurse hapesire-koha boshe konsiderohen homogjene dhe si nje lloj “shkume konfuze”, ku materia dhe energjia kalojne egzistencen e tyre.
Problemi i perpunimit te nje varianti kuantik te relativitetit te pergjithshem nuk eshte vetem papercaktueshmeria e grimces, d.mth. pamundesia ne nivelin atomik per te percaktuar ne menyre te sakte pozicionin (kordinaten) dhe shpejtesine.
Nje problem akoma me i madh eshte kur kemi te bejme me madhesi te rendit te konstantes se Plancut (10-33 cm), ku parimet e mekanikes kuantinke implikojne qe e njejta hapesire-kohe te jete nje “shkume qe zjen”, nje det i trazuar grimcash virtuale, qe mbushin hapesiren boshe.
Vihet pyetja: çfare pershkruajne ekuacionet e relativitetit te pergjithshem kur materia dhe hapesire-koha jane kaq te paqendrueshme? Pergjigjia eshte qe keto ekuacione nuk jane te pershtatshme.
Por ne se pranojme qe materia u bindet ligjeve te mekanikes kuantike, kurse graviteti atyre te relativiteti te pergjithshem, biem ne nje kontradite matematike. Eshte kjo nje arsye tjeter per te perpunuar nje teori kuantike te gravitetit.
Eshte me vend te bejme kete sqarim: ne pjesen me te madhe te rasteve, implikimet kontraditore te mekanikes kuantike dhe te relativitetit te pergjithshem nuk jane problem shqetesues, ne kuptimin qe efektet kuantike ose ato gravitacionale, jane kaq te vogla te cilat mund te mos perfillen ose t’i marim me perafersi. Por kur kurbatura e hapesire-kohes eshte shume e madhe, pamjet kuantike dhe ato gravitacionale kane nje domethenie te tyre. Per te perftuar nje kurbature te larte te hapesir-kohes duhet nje mase shume e madhe ose nje perqendrim i madh.
Edhe kurbatura qe perftohet afer Diellit eshte shume modeste ne se e krahasojme me ate qe nevojitet me qellim qe te çfaqen efektet gravitacionale kuantike.
Sot keto efekte jane te paperfillshme, por kane qene te ndjeshme me njehere pas shperthimit te madh (big bang). Eshte kjo arsyeja qe nje teori kuantike gravitacionale eshte e nevojshme per te pershkruar ate se si ka lindur universi. Kjo teori eshte e rendesishme edhe per te kuptuar me mire se çfare ka ne “zemer” te vrimave te zeza, ku materia eshte e perqendruar ne nje zone me kurbature te larte te hapesire-kohes.
Nga momenti qe graviteti eshte lidhur me kurbaturen e hapesire-kohes, nje teori kuantike e gravitetit do te jete edhe nje teori kuantike per hapesire-kohen e afte te qartesoje se nga se eshte formuar “shkuma e hapesire-kohes” e pa trajtuar me pare. Perveç kesaj mund te jape nje ide plotesisht te re mbi ate se mbi çfare gjerash do te jete formuar hapesire-koha ne nivelin me intim te realitetit.
Nje perafrim premtues me teorine kuantike eshte teoria lidheze (stringe), e perpunuar ne fund te viteve shtatedhjete. Kjo teori eleminon ndonje pengese per ndertimin e nje teorie kuantike te gravitetit per te patur nje logjike koherente. Megjithate duhet te pranojme qe edhe kjo teori eshte ende e pa plote.
Fizikanti Juan Maldacena ka thene: “ne teoricienet e teorise lidheze (stringe) kemi perpunuar disa ekuacione te peraferta, por nuk njohim ekuacionet e sakta. Nuk njohim te pakten principin qe spjegon formen e ekuacioneve dhe ka shume te panjohura qe ne nuk dime t’i llogarisim“.
Vitet e fundit, duhet te pranojme qe kjo teori ka arritur disa resultate interesante dhe suprize, te cilat japin mundesi te reja per te kuptuar si eshte formuar nje hapesire-kohe kuantike. Kjo teori ka mundur te pershkruaje ne menyre kuantike me nje logjike koherente te gravitetit ne ato formulime qe jane perkufizuar si hapesire-koha me kurbature negative, te patrajtuar kurre me pare. Po i njejti fizikant J. Maldacena ka shtuar:”Ne qofte se i referohemi nje hapesire-kohe te kesaj natyre, teorite olografike duken te jene ne gjendje te pershkruajne realitetin qe na rrethon“.
Kurbatura negative e hapësirë-kohës
Te gjithe jemi familjarizuar me gjeometrie euklidiane, ne te cilen hapesira eshte e rrafshte (plane), pra jo e perkulur, eshte gjeometria e figurave te vizatuar ne leter, qe siç e dime eshte plane. Eshte gjithashtu gjeometria e botes qe na rrethon, deri ne ate kufi ku ne mund ta konsiderojme kurbaturen e siperfaqes tokesore te rrafshte. Ne kete gjeometri, drejdezat paralele nuk takohen kurre, si dhe egzistojne shume aksioma te tjera te Euklidit.
Jemi familjarizuar gjithashtu dhe me disa hapesira te perkulura, ku njohim dy tipe kurbaturash: pozitive dhe negative.
Hapesira me e thjeshte me kurbature pozitive eshte siperfaqia e nje sfere. Nje sfere ka nje kurbature konstante, qe do te thote ka te njejten mase te perkulshmerise ne te gjitha pikat e saj (ne dallim nga kurbature e nje veze qe ka kurbature me te madhe ne skajet e saj)
Hapesira me e thjeshte me kurbature negative eshte quajtur hapesire hiperbolike dhe perkufizohet si hapesire me kurbature negative konstante.
Ne qofte se shtojme kohen ne keto tipe te hapesirave mund te perfitohen ato qe quhen hapesire-koha me kurbature pozitive ose negative analoge me ato te trajtuara ne gjeometrine Euklide.
Me e thjeshta hapesire-kohe me kurbature pzitive eshte quajtur hapesira e Sitterit, per nder te fizikantit Rolanden Willen de Sitter, qe ka qene ideatori i pare.
Shume kozmolloge, besojne qe universi ne fillim (ne orgjinene e tij) ndoshta ka qene nje hapesire Sitter, dhe per shkak te pershpejtimit kozmik edhe ne nje te ardhme te larget do te mund te jete nje hapesire e Sitterit.
Ndersa me e thjeshta hapesire-kohe me kurbature negative eshte quajtur hapesira anti-Sitter, e ngjashme me hapesiren hiperbolike por qe ka dhe nje drejtim te kohes.
Ne dallim nga universi qe eshte duke u zgjeruar, hapesira anti-Sitteras nuk zgjerohet dhe as nuk tkuret. Ajo ka te njejten pamje ne çdo moment dhe me gjithe dallimet ajo çfaqet e dobishme ne tentativat per te formuluar nje teori kuantike te hapesire-kohes dhe gravitetit.
Teoria olografike do të jetë në gjendje të përshkruajë realitetin?!
Edhe pse eshte e pafundme, hapesira anti – Sitter ka nje “kornize” (bord) e cila gjendet edhe ajo ne pafundesi. Per te “shenuar” kete bord, fizikantet dhe matematikantet perdorin gjatesi te ngjashme me ate te Escher, e cila perfitohet nga “ngjeshia” e nje distace te pafundme ne nje te fundme.
Per nje hapesire anti-Sitter katerdimesionesh, bordi ka dy dimesione hapesinore dhe nje kohore. Me fjale te tjera, bordi i hapesires anti-Sitter katerdimesionesh, ne çdo moment te kohes eshte nje sfere. Ky bord eshte vendi ku ndodhet olograma e teorise olografike.Ideja eshte kjo: nje teori kuantike e gravitetit ne brendesi te nje hapesire-kohe anti-Siter eshte ekuivalente me nje teori te grimcave qe ndodhen mbi bord. Ne qofte se kjo do te rezultoje e vertete, do te sjelle per pasoje mundesine e perdorimit te nje teorie kuantike te grimcave (qe tashme njihet dhe kuptohet mjaft mire) ne perkufizimin e nje teorie kuantike te gravitetit.
Nje analogji me kete qe sapo thame eshto kjo:perfytyrojme se kemi dy kopje te se njejtit film, nje te regjistruar ne nje bobine celuloide70 mm dhe tjetren ne DVD. Te dy formatet jane krejtesisht te ndryshem, i pari eshte nje shirit i gjate celuloide, ne te cilen çdo pamje e perfshire ne te ben të kuptueshme skenarin e filmit te çfaqur ne ekran, i dyti eshte nje disk dydimesionesh me unaza te perbera nga pika te manjetizuara,te cilat ne se do te ishim ne gjendje t’i veçonim do te formonin nje vargezim te “0” me “1”. Dhe me gjithate ato çfaqin te njejtin film.
Ne te njejten menyre te dy teorite, te cilat jane te ndryshme ne permbajtje, pershkruajne te njejtin univers.
DVD ka pamjen e nje disku metalik me reflekse te ndritshme, kurse per analogji teoria e grimcave mbi bordin “ka pamjen” e nje teorie te grimcave ne mungese te gravitetit Nga DVD çfaqen pamjete e detajuara te regjistruar ne te, kur shifrat”0″ dhe “1” te jene perpunuar ne menyre te drejte. Per analogji, kur ekuacionet jane analizuar ne menyre te drejte, nga teoria e grimcave mbi bord çfaqet qofte graviteti, qofte dhe nje dimesion i tepert.
Çfare do te thote qe dy teori jane ekuivalente?
Ne radhe te pare per çdo njesi te nje teorie , gjendet njesia e kundert ne tjetren qe dallohen nga menyra e pershkrimit. Psh nje njesi ne brendesi te nje teorie mund te jete nje grimce e nje tipi te çfardoshem, kurse mbi bordin e asaj koresponueses mund te jene nje teresi grimcash te nje tipi tjeter. Perveç kesaj, parashikimet te formuluara nga teorite per njesi koresponduese duhet te jene identike. Keshtu, ne se dy grimca te brendshme kane nje probabilitet 40% per t’u perplasur, atehere dhe dy bashkesite e grimcave koresponduese te ndodhura mbi bord, duhet te kene te njejtin probabilitet te perplasjes, pra 40%.
Identiteti mund te pershkruhet ne detaje si me poshte:grimcat qe ndodhen mbi bord bashkeveprojne ne menyre shume te ngjashme me ate se si bashkeveprojne ne realitet kuarket dhe gluonet. (Kuarket jane grimcat perberese te protoneve dhe neutroneve, kurse gluonet jane ato qe realizojne forcat e forta berthamore qe mbajne te lidhura kuarket)
Kuarket kane nje lloj ngarkese e cila egziston ne tre llojesh te quajtura ngjyra, dhe bashkevepimi i tre eshte quajtur kromodinamik. Dallimi midis grimcave te ndodhura mbi bord dhe kuanteve e gluoneve te regullta eshte se ato kane me shume ngjyra, jo vetem tre.
Gerard Hooft ka studjuar kete teori qysh nga 1974 dhe ka parashikuar qe gluonet jane nje varg zinxhiri qe eshte i ngjashem me nje lidheze (stringe).
Me 1981 Alexsander Polyakov, studjues ne univesitetin Princeton, ka vezhguar qe lidhezet (stringat) jane te pranishme ne nje hapesire me nje numer me te madh dimesionesh krahasuar me ate te gluoneve qe perfshihen ne nje hapesire anti-sitter.
Per te kuptuar nga vjen dimesioni i tepert, fillojme te konsiderojme nje nga stringat e gluoneve mbi bord. Kjo stringe ka nje trashesi, qe varet nga fakti se sa gluonet jane te perhapura ne hapesiren e tyre. Kur fizikantet llogaritin se si bashkeveprojne njera me tjetren keto stringa te ndodhura mbi bordin e nje hapesire anti-sitter, perfitojne nje rezultat shume te çuditshem. Dy stringa me trashesi te ndryshme bashkeveprojne dobet.
Eshte i njejti me bashkeveprimin midis tyre ne se ato do te ishin te ndara ne hapesire dhe trashesia e tyre te konsiderohet si nje kordinate e re hapesinore qe mat distancen nga bordi. E thene me fjale te tjera: nje lidheze (stringe) e holle ë ndodhur mbi bord eshte njelloj si nje lidhese afer te njejtit bord, ndersa nje sringe e trashe e ndodhur mbi bord eshte e njejte me nje lidheze te ndodhur larg saj.
Nga pikpamja e nje vezhguesi ne hapesire-kohe, lidhezet mbi bordin e dhene, qe kane trashesi te ndryshme duken si stinga me distanca te ndryshme rradiale (rezore). Numri i ngjyrave mbi bord percakton sa eshte e madhe gjithesia d.m.th rezia esferes se hapesire-kohes. Per te patur nje hapesire-kohe te madhe siç eshte universi yne, teoria parashikon se duhen reth 1060 ngjyra.
Eshte llogaritur qe egziston nje tip zinxhiri te kluoneve (stringe) qe sillet ne hapesire-kohen katerdimesioneshe njesoj si nje grimce themelore ë gravitetit te quajtur graviton. Ne kete kuptim, graviteti ne hapesire-kohen katerdimesionesh eshte nje dukuri e çfaqur si pasoje e bashkeveprimit midis grimcave ne nje bote tredimesionesh ku mungon graviteti.
Pra, prania e gravitetit teorikisht nuk duhet te jete suprize: fizikantet dine qysh nga viti 1974 qe nga teoria e stringave perfitohet gjithmone nje teori kuantike e gravitetit. Stringat e formuare nga gluonet nuk krijojne permase te tepert, por graviteti vepron ne nje hapesire -kohe me nje numer permase me te madh.
Misteret e “vrimave te zeza”
Teorite e sotme fizike parashikojne qe “vrimate zeza” rezatojne rezet “Hawking”, qe quhen te tilla per nder te fizikantit S:W:Hawking i cili me 1970 ka demostruar se “vrimat e zeza ” ne nje temperature te caktuar leshojne rezatime. Por temperatura eshte nje veti e nje sistemi te grimcave qe formojne nje objekt(trup). Atehere lind pyetja : po “vrimat e zeza ” nga se jane perbere?
Teoria oligrafike e zgjidh kete problem duke demostruar qe nje “vrime e zeze” eshte ekuivalente me nje “shkume ” grimcash te cilat bashkeveprojne midis tyre mbi nje siperfaqe e cila konsiderohet si kufiri i hapesire – kohes. Numri i grimcave eshte shume i madh dhe jane te gjitha ne levizje. Duke i menduar keshtu, fizikantet mund te aplikojne te njejtat regulladhe ligje te mekanikes kuantike per te percaktuar temperaturen.
Rezultat kane qene te njejta me ato qe ka kalkuluar Hawking por me metoda te tjera, gje qe tregon qe rezultatet jane te besueshme. Kjo te çon ne nje perfundim te rendesishem qe teoria e “kontureve”u bindet te njejtave regulla te mekanikes kuantike, pra nuk jane ne kontradite. Per te patur nje perfytyrim konkret reth kesaj qe thame mund t’i referohemi figures se me poshtme (shiko imazhin kryesor të shkrimit).
Shume pyetje reth teorise oligrafike, kerkojne ende nje pergjigje te sakte
Ne veçanti sot eshte hedhr hipoteza: diçka e ngjashme ose ekuivalente eshte gjithmone e vlefshme ne qofte se konsiderojme nje univers si universi yne apo nje hapesire anti – Sitter?
Duke ditur qe hapesira anti – Sitter ka nje “kontur” ne te cilen koha eshte e percaktuar qarte, kurse universi yne qe e ka prejardhjen nga nje “big bang” (shperthim i fuqishem) dhe qe eshte ne zgjerim te vazhdueshem nuk ka nje “kontur ” (kufi)te percaktuar qarte. Per pasoje nuk eshte e qarte se si nje teori oligrafike mund te pershkruaje ne menyre te thjeshte dukurine e “big – bang”.
Por cila eshte teoria qe spjegon qarte dhe ne menyre te sakte orgjinen e universit?
Ciat jane tre mikrosekondat e para te universit te sapolindur?
