יש לקרוא על תורת המיתרים על מנת להבין תשובה זו.

על פי תורת המיתרים הצורה הגאומטרית של כל חלקיק הינה צורה חד-ממדית הקרויה מיתר (ולא נקודה בעלת 0 ממדים). מיתר יכול להיות סגור (בצורת לולאה) או פתוח, בעל קצוות חופשיים,חוט. המיתר יכול להתנודד באופני תנודה שונים (בדיוק כמו שמיתר של גיטרה יכול להשמיע תווים שונים). על פי מודל זה, החלקיקים נבדלים זה מזה בהיותם מיתרים פתוחים או סגורים, ובאופן תנודתם. מיתר יכול להיות בעל קצוות חופשיים, "מיתר פתוח", או שקצותיו מחוברים כלומר אין לו קצה, ואז הוא נקרא "מיתר סגור". מיתר יכול להתפצל לשניים, ושני מיתרים יכולים להתאחד (עבור מיתרים פתוחים, זה יכול לקרות אם קצותיהם נפגשים). הפיצול או האיחוד מתארים למעשה אינטראקציות בין חלקיקים: מצב בו חלקיק אחד פולט או בולע חלקיק אחר. בנוסף, קיימות ממברנות בעלת מספר רב יותר של ממדים - דו-ממדית, תלת-ממדית וכן הלאה. ישנן 5 תורות מיתרים ב-10 ממדים. הן קרויות: סוג I, סוג IIA, סוג IIB, סוג HO, וסוג HE. ההבדל בין חמשת תאוריות אלו מתבטא למעשה בעיקר בסוג המיתרים (פתוחים או סגורים) ובחבורת הסימטריה אשר מגדירה את אוסף המיתרים של אותה תאוריה.

תורות המיתרים השונות קשורות בדואליות, כך שניתן לייחס את התיאור של עצם בתורת מיתרים אחת, לתיאור של עצם בתורת מיתרים אחרת. אם נעשה טרנספורמציה מסוימת לגדלים המוגדרים בתורת מיתרים אחת אז מקבלים תורת מיתרים אחרת. לדוגמא אנו יודעים על קיומה של דואליות הנקראת T שמכילה טרנספורמציה של תנע ושל מרחק והיא מחליפה בין תורת מיתרים מסוג IIA ותורת מיתרים מסוג IIB. דואליות נוספת S, הינה דואליות שמקשרת בין תורת מיתרים שמוגדרת בה עצמת אינטרקציה חזקה ותורת מיתרים שמוגדרת בה עצמת אינטראקציה חלשה. מכן ניתן לשער שעקב יחסים אלה שבין התורות השונות ישנה תורת מיתרים יחידה, כללית יותר הנקראת תאורית-M מלבד העובדה שבמקום תאוריה אחת ישנן חמש תאוריות אין ברשותנו הכלים לחקור את התאוריה עבור כל כל הפרמטרים האפשריים שבתאוריה.

אפשר לחשוב, בצורה אינטואיטיבית, שכל תאוריה הינה פלנטה גדולה שרק אי קטן מתוכה אני יודעים. במרוצת השנים פותחו טכניקות לחקור את התאוריות הללו לעומק, במילים אחרות, לנוע מסביב לאוקיינוסים שבין כל פלנטה ופלנטה (התאוריות) ולמצוא איים חדשים. רק אז הובן הדבר שאותן חמש תאוריות הן, אולי, למעשה איים על אותה פלנטה, לא אחרת שונה. על כן, ישנה תאוריה מודגשת שבה כל תאוריות המיתרים הם רק אספקטים שונים שלה. תאוריה זו נקראת תאורית-M.

בעזרתה ניתן הסבר למספר עקרונות ידועים של דואליות בין תורות המיתרים השונות. אחד מהאיים שנמצאו על פלנטת תאוריית-M מתאים לתיאוריה אשר נמצאת לא ב 10 מימדים אלא ב 11 מימדים. דבר זה אומר לנו שתאוריית-M יכולה להראות כ תאוריה של 11 מימדים שנראית בעלת 10 מימדים במספר נקודות במרחב הפרמטרים שלה. תאוריה שכזו יכולה להיות בעלת גוף בסיסי הנקרא ממברנה, בניגוד למיתר.

כמו קשית שתייה שאנו צופים בה ממרחק רב, הממברנה יכולה להראות לנו כמיתר כאשר אנו מלפפים את 11 המימדים למעגל קטן. הממברנות מוגדרות כהפרעה במרחב. הממברנות הן בעצם עצמים המשתרעים על גבי p ממדים במרחב. בנוסף לכך, המיתר (פיזיקה) של תורת המיתרים מוגדר כבעל 2 ממדים בתנועתו השווה לממברנה אחת היכולה להצמד לאובייקטים המכילים רב-ממדיים.

מאת: חיים ברק
המחלקה לפיזיקה של חלקיקים ואסטרופיזיקה
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.