M-teoria

M-teoria – hipotetyczna teoria fizyczna mająca unifikować wszystkich pięć wersji teorii superstrun^[1] oraz jedną z teorii supergrawitacji. Jej sformułowanie przewidział po raz pierwszy Edward Witten wiosną 1995 na konferencji w University of Southern California. Wystąpienie Wittena zainicjowało serię badań nazwaną drugą rewolucją superstrunową.

Przed wystąpieniem Wittena teoretycy strun określili 5 wersji teorii superstrun. Choć początkowo wydawały się one od siebie różnić, prace fizyków wykazywały, że teorie te wiążą się ze sobą w zawiły, nietrywialny sposób. W szczególności fizycy doszli do wniosków, że widocznie różniące się teorie wiążą się ze sobą poprzez przekształcenia matematyczne zwane S-dualnością i T-dualnością. Przypuszczenie Wittena bazowało częściowo na obecności tych dualności i po części na związkach pomiędzy teoriami strun a teorią pola zwaną jedenastowymiarową supergrawitacją.

Chociaż kompletnego sformułowania M-teorii nie stworzono^[2], teoria ta powinna opisywać 2- i 5-wymiarowe obiekty zwane branami. Powinna też być aproksymowana przez 11-wymiarową grawitację w niskich energiach. Współczesne wysiłki sformułowania M-teorii typowo bazują na teorii macierzy lub korespondencji AdS/CFT. Zgodnie z Wittenem M może oznaczać „magiczna”, „tajemnicza” bądź „membrana”, a właściwe znaczenie nazwy zostanie rozstrzygnięte, gdy będzie już znane bardziej podstawowe sformułowanie tej teorii^[3].

Poszukiwania struktury matematycznej M-teorii doprowadziły do ważnych wyników teoretycznych w fizyce i matematyce. Bardziej spekulatywnie M-teoria może stanowić ramę dla rozwoju teorii unifikującej wszystkie oddziaływania podstawowe przyrody. Wysiłki zmierzające ku powiązaniu M-teorii z eksperymentem skupiają się na kompaktyfikacji jej dodatkowych wymiarów dla konstrukcji modeli naszego czterowymiarowego świata.