Szuper szuperhúrok

A 20. századi fizika két tartópillére, a kvantummechanika és az általános relativitáselmélet jelenleg összeegyeztethetetlen egymással. A relativitáselmélet nem tesz eleget az elemi részecskék világát uraló kvantumszabályoknak, míg a fekete lyukak viselkedése az egész kvantummechanikát teszi kétségessé. A közelmúltig a húrelmélet volt az a nagy ígéret, amelynek keretében egyesülhetne a gravitáció és a kvantummechanika.

Az elmélet lényeges következménye a kettősség (T-duality), amely összeköti a nagy és a kis méretek világát. Képzeljük el, hogy a téridő hengeralakúra görbült. A rátekert húrnak kétféle energiaállapota lehet. Vannak vibrációs módusok, ezek a húrban fellépő olyan hullámnak felelnek meg, amelyek ráillenek a hengerre. Ha a hengernek nagy az átmérője, akkor a vibrációknak hosszú lesz a hullámhossza és kisebb az energiája. A különböző hullámszámoknak megfelelő energiaértékek csak kismértékben különböznek egymástól. A húr azonban úgy is körbeveheti a hengert, mint egy megnyúlt gumiszalag. Ha henger átmérője nagy, akkor a húrnak jobban meg kell nyúlnia, ehhez több energia kell. Így a különböző feltekeréseknek megfelelő módusok távol esnek egymástól. Kis átmérőjű henger esetében a hullámok kicsik, az energiák nagyok, a vibrációs állapotok távol vannak egymástól. A feltekeréshez viszont ekkor kevesebb energia kell, tehát a feltekerési módusok közel esnek egymáshoz. Külső megfigyelő számára a vibrációs és a feltekerési állapotok eredete nem nyilvánvaló. A kis és a nagy átmérőjű hengerrel ugyanazokat az energiaállapotokat lehet tehát elérni, ezeket az állapotokat értelmezik részecskeként. A kis átmérőjű téridő-henger a mikrovilágnak, a nagy átmérőjű a világegyetemnek felel meg, e két, méreteiben nagyon különböző tartományban azonos a fizika.

Az M-elmélet fantasztikus világából tekintsünk át még egy lehetőséget. Ha az extra dimenziókat egy vonaldarabbá zsugorítják, akkor a vonal két végénél egy-egy 10 dimenziós univerzumot kapunk, az őket összekötő téridő pedig 11 dimenziós. Részecskék és húrok csak a párhuzamos világok széleinél létezhetnek, egymással csak a gravitáció útján vannak kapcsolatban. Lehet, hogy világegyetemünk látható anyaga az egyik falon fekszik, a hiányzó tömeg, a "sötét anyag" pedig a párhuzamos világegyetemben a másik falon? Ebben a világban a 11-ik dimenzió méretét akkorára lehet választani, hogy a négy kölcsönhatás egyetlen energiánál egyesüljön. Ez az energia jóval kisebb 10¹⁹ gigaelektronvoltnál.

Létezhet egy olyan bránvilág, amelyben a mi világegyetemünk egy 3 dimenziós brán egy sokdimenziós univerzumban. Az erős, a gyenge és az elektromágneses kölcsönhatás a bránra korlátozódik, a gravitáció viszont a teljes teret áthatja. Az extra dimenziók akár 1 milliméteresek is lehetnek.