La teoria delle stringhe, a volte chiamata la Teoria del Tutto, è ritenuta da alcuni la teoria del campo unificante che Einstein cercò prima della sua morte. È la prima teoria matematicamente valida che riconcilia il mondo dell’infinitamente piccolo con il mondo conosciuto in generale. Unisce la teoria della relatività di Einstein con la fisica quantistica e offre una potenziale spiegazione per il Big Bang.
Prima della teoria delle stringhe, le particelle subatomiche erano immaginate come minuscole palline o punti di energia. Questa teoria funziona sulla premessa che i più piccoli bit subatomici che compongono gli elementi degli atomi in realtà si comportano come corde vibranti. Le stringhe sono così piccole che il fisico Brian Greene ha fatto un’analogia che, se un singolo atomo fosse ingrandito per occupare l’impronta del nostro sistema solare, una stringa non sarebbe comunque più grande di un albero.
Poiché queste minuscole corde vibranti sono responsabili delle proprietà di tutta la materia, il cosmo è stato paragonato a una sinfonia cosmica di superstringhe. Sebbene poeticamente attraente, la forza della teoria delle stringhe è che rappresenta tutte e quattro le forze conosciute in un’unica elegante teoria. Queste forze fondamentali sono la gravità, le forze nucleari forti e deboli; ed elettromagnetismo.
Uno degli elementi sorprendenti di questa teoria è che richiede dimensioni extra per essere esente da anomalie matematiche. Gli scienziati hanno aggiunto altre sei dimensioni, inizialmente, per un totale di dieci. Si prevedeva che le sei dimensioni fossero contenute in minuscole formazioni arrotolate in ogni punto del nostro spazio tridimensionale.
C’era un problema, tuttavia: i teorici delle stringhe hanno escogitato diverse teorie che sembravano tutte corrette. Alla fine, gli scienziati hanno scoperto che l’aggiunta di un’undicesima dimensione spiegava matematicamente tutte le teorie apparentemente diverse come aspetti diversi della stessa. L’unica teoria per dominarli tutti è nota come teoria M.
L’undicesima dimensione della teoria delle stringhe prevede un nuovo tipo di stringa, allungata all’infinito per creare quella che viene definita una membrana galleggiante, o brana. Secondo questa teoria, esistono infinite brane che supportano ciascuna un universo separato ma parallelo. In questo quartiere selvaggiamente esotico, è stata spiegata anche la forza di gravità “problematica”.
Mentre il Modello Standard della fisica aveva già unito tre delle forze conosciute, la gravità rimaneva sfuggente. Parte del problema era che la gravità era una forza così debole rispetto alle altre. La teoria delle stringhe predice matematicamente che la gravità è debole perché qui fuoriesce solo da un universo parallelo.
Questo è possibile, spiegano i teorici delle stringhe, perché le stringhe possono essere aperte o chiuse. Le stringhe a tempo indeterminato hanno un punto finale attaccato alla brana su cui risiedono, mantenendo la materia contenuta all’interno di quella brana. Si ritiene che i corpi umani siano costituiti da stringhe aperte, il che spiega perché le persone non possono raggiungere o interagire con altre dimensioni. Le corde chiuse, tuttavia, sono come minuscoli anelli, non attaccati alla loro brana, in grado di “fuoriuscire” da essa.
Si pensa che la gravità venga trasferita tramite particelle ipotetiche senza massa chiamate gravitoni. Se i gravitoni fossero costituiti da stringhe chiuse, hanno teorizzato gli scienziati, la gravità potrebbe fuoriuscire dalla nostra brana. Suonava bene, ma non funzionava matematicamente. L’ipotesi opposta ha funzionato, tuttavia: la gravità sembra fuoriuscire dalla nostra brana da un universo parallelo. Fantasticamente, questa nozione è matematicamente valida.
La teoria delle stringhe offre anche una possibile spiegazione per il Big Bang. Aveva infastidito a lungo gli scienziati che, sebbene potessero tracciare le fasi del Big Bang all’indietro fino alla singolarità, la causa iniziale dell’evento fosse senza spiegazione. Ora i teorici delle stringhe credono che la collisione di due brane possa aver causato l’evento.
La più grande sfida alla teoria è che gran parte di essa non è dimostrabile. Gli scienziati non possono testare altre dimensioni, studiare gravitoni in migrazione o sbirciare tra le cortine di brane fluttuanti per assistere a un evento di Big Bang. Per questo motivo, la teoria delle stringhe ha molti detrattori e critici. Alcuni scienziati credono che senza la capacità di dimostrare la teoria, non è affatto vera scienza. Tuttavia, i sostenitori sembrano fiduciosi che prove di vario genere arriveranno con il progresso tecnologico e il tempo.