Strängteorin, ibland kallad Theory of Everything, anses av vissa vara den förenande fältteori Einstein sökte före sin död. Det är den första matematiskt sunda teorin som förenar de oändligt smås värld med världen som är känd i stort. Den förenar Einsteins relativitetsteori med kvantfysik och erbjuder en potentiell förklaring till Big Bang.
Före strängteorin föreställdes subatomära partiklar som små bollar eller energipunkter. Denna teori fungerar på antagandet att de minsta subatomära bitarna som utgör elementen i atomer faktiskt beter sig som vibrerande strängar. Strängarna är så små att fysiker Brian Greene har analogiserat att om en enda atom förstorades för att uppta fotavtrycket av vårt solsystem, skulle en sträng fortfarande inte vara större än ett träd.
Eftersom dessa små vibrerande strängar är ansvariga för all materias egenskaper, har kosmos liknats vid en kosmisk symfoni av supersträngar. Även om det är poetiskt tilltalande, är styrkan med strängteorin att den står för alla fyra kända krafter i en elegant teori. Dessa grundläggande krafter är gravitationen, de starka och svaga kärnkrafterna; och elektromagnetism.
En av de överraskande inslagen i denna teori är att den kräver extra dimensioner för att vara fri från matematiska anomalier. Forskare lade till ytterligare sex dimensioner, initialt, för totalt tio. De sex dimensionerna förutspåddes vara inneslutna i små upprullade formationer vid varje punkt i vårt tredimensionella utrymme.
Det fanns dock ett problem: strängteoretiker kom med flera teorier som alla verkade vara korrekta. I slutändan fann forskare att lägga till en 11:e dimension matematiskt förklarade alla de till synes olika teorierna som olika aspekter av samma. Den enda teorin som styr dem alla är känd som M-teorin.
Den 11:e dimensionen av strängteorin förutsäger en ny typ av sträng, sträckt ut oändligt lång för att skapa vad som kallas ett flytande membran eller brane. Enligt denna teori existerar oändliga braner som var och en stöder ett separat men parallellt universum. I detta vilt exotiska kvarter förklarades också den ”problematiska” gravitationskraften.
Medan standardmodellen för fysik redan hade förenat tre av de kända krafterna, förblev gravitationen svårfångad. En del av problemet var att gravitationen var en så svag kraft i förhållande till de andra. Strängteorin förutspår matematiskt att gravitationen är svag eftersom den bara läcker hit från ett parallellt universum.
Detta är möjligt, förklarar strängteoretiker, eftersom strängar kan vara öppna eller slutna. Strängar med öppna ändar har en ändpunkt ansluten till klian där de finns, och håller materia innesluten i klian. Människokroppar tros vara gjorda av öppna strängar, vilket förklarar varför människor inte kan nå in i eller interagera med andra dimensioner. Stängda strängar är dock som små ringar, obundna till sin kli, som kan ”läcka” bort från den.
Tyngdkraften tros överföras via masslösa, hypotetiska partiklar som kallas gravitoner. Om gravitoner var gjorda av täta strängar, teoretiserade forskare, kan gravitationen läcka från vårt kli. Det lät bra, men det fungerade inte matematiskt. Den motsatta hypotesen fungerade dock: gravitationen verkar läcka till vårt kli från ett parallellt universum. Fantastiskt nog är denna uppfattning matematiskt sund.
Strängteorin erbjuder också en möjlig förklaring till Big Bang. Det hade länge stört forskare att även om de kunde rita Big Bangs stadier bakåt till singulariteten, var den ursprungliga orsaken till händelsen utan förklaring. Nu tror strängteoretiker att två branar som kolliderar kunde ha orsakat händelsen.
Den största utmaningen för teorin är att mycket av den inte går att bevisa. Forskare kan inte testa andra dimensioner, studera migrerande gravitoner eller kika mellan gardinerna av flytande branar för att bevittna en Big Bang-händelse. Av denna anledning har strängteorin många belackare och kritiker. Vissa forskare tror att utan förmågan att bevisa teorin är det inte alls sann vetenskap. Ändå verkar förespråkarna vara övertygade om att bevis av olika slag kommer med tekniska framsteg och tid.