אחת־עשרה ממדים, וממברנות

בתחילת שנות התשעים היה לתורת המיתרים מצב מביך. היא נועדה להיות התורה היחידה שאין לה חלופה, ובפועל היו חמש גרסאות שונות שלה, כולן עקביות ואף אחת לא מועדפת. תורה של הכול שמגיעה בחמישה טעמים היא לא בדיוק תורה של הכול.

במרץ 1995, בכנס בלוס אנג'לס, הרצה אדוארד ויטן והציג את התשובה. חמש התורות אינן מתחרות אלא מקרי קצה של דבר אחד, שחי באחד־עשר ממדים ולא בעשרה. במאמר שפרסם בעקבות זאת יש משפט שמסתיים בסימן קריאה, דבר נדיר אצלו: גבול הצימוד החזק של אחת התורות בעשרה ממדים הוא סופר־כבידה באחד־עשר ממדים. הממד הנוסף אינו מסתורי — הוא מעגל שגודלו תלוי בעוצמת הצימוד, וכשהצימוד חלש הוא קטן מכדי להבחין בו. הוא לא הוסתר. הוא היה קטן.

שני פרטים ששווה לדייק, כי בעברית פופולרית טועים בהם דרך קבע. ראשית, השם ״תורת מ״ אינו מופיע בהרצאה ההיא ולא במאמר שיצא ממנה; הוא הופיע לראשונה בכותרת של ויטן בדצמבר של אותה שנה. שנית, האות מ אינה קיצור של ממברנה. ויטן עצמו כתב שהיא מסמלת ״קסם, מסתורין או מטריצה, לפי הטעם״, והוסיף שחמש התורות הן מקרי גבול של ״תורה אחת עשירה יותר ועדיין מובנת מעט״. הניסוח הזה, של אדם שמסרב לקרוא לתינוק שלו בשם, הוא הצהרה מדויקת על מצב הידע.

באוקטובר של אותה שנה הראה ג'וזף פולצ'ינסקי מה הם אותם עצמים מורחבים שמופיעים בתורה לצד המיתרים — משטחים בממדים שונים, שכונו ברנות, והתברר שהם נושאים מטען מסוג מסוים והם שמחזיקים את כל רשת הקשרים בין חמש התורות. מכאן שם הפרק: לא רק חוטים, גם קרומים.

ואז הגיע ההישג. בינואר 1996 הראו סטרומינגר ווָפָא שאפשר לגזור את האנטרופיה של חור שחור — הגודל שהוקינג ובקנשטיין קשרו לשטח אופק האירועים — פשוט על ידי ספירה של מצבים אפשריים בתורת המיתרים, והמספר יוצא בדיוק נכון. זהו עד היום החישוב הכמותי המשמעותי היחיד שהתורה סיפקה, ובדיוק משום כך יש לתאר את גבולותיו: זה עובד עבור משפחה מסוימת של חורים שחורים בחמישה ממדים, במצב קיצוני ובעלי סימטריה מיוחדת — עצמים שנבחרו בדיוק מפני שבהם אפשר לחשב. לא חור שחור במרכז הגלקסיה, ולא אף חור שחור שנצפה אי פעם.

ב־1997 פרסם חואן מלדסנה את הרעיון שהפך למצוטט ביותר בפיזיקת האנרגיות הגבוהות — יותר מעשרים ושניים אלף ציטוטים, בערך שניים ביום במשך שני עשורים. הטענה היא שתורת כבידה בסוג מסוים של מרחב מעוקל שקולה במדויק לתורת שדות רגילה, בלי כבידה, שחיה על שפתו. ״יקום בבקבוק״, כפי שהוא תיאר זאת. שימי לב לשתי הסתייגויות שאינן שוליים: מלדסנה עצמו כתב ״אנו משערים״, ולמרות ראיות עצומות אין לכך הוכחה; והמרחב המדובר הוא בעל עקמומיות שלילית, כלומר בדיוק לא היקום שלנו, שמתפשט. מה שכן הפך למשהו מעשי הוא דווקא השימוש הצדדי: החישוב הזה משמש היום ככלי עבודה בתחומים רחוקים לגמרי מכבידה קוונטית, למשל בחיזוי צמיגותו של החומר הסמיך שנוצר בהתנגשויות יונים כבדים.

ולבסוף הרעיון שתפס את הדמיון הציבורי: אם קיימות ברנות, ייתכן שכל מה שאנחנו מכירים יושב על ברנה תלת־ממדית בתוך מרחב גדול יותר, וגם הכבידה החלשה להפליא מוסברת בכך שהיא היחידה שדולפת החוצה. ראנדל וסונדרום ניסחו זאת ב־1999. זה תרחיש, לא ממצא. ניסויי המאיץ בצרן חיפשו את החתימות שלו בשנים שאחר כך, ולא מצאו דבר.