מה זה אומר שחלקיק הוא מיתר

שום דבר בסיפור הזה לא התחיל בכוונה. בקיץ 1968 ישב בצרן צעיר בן עשרים וחמש בשם גבריאלה ונציאנו, שנה אחת אחרי הדוקטורט שלו במכון ויצמן ברחובות, וחיפש נוסחה שתתאר התנגשויות של חלקיקים כבדים — הכוח החזק, לא הכבידה. אחרי כמעט שנה של עבודה משותפת עם שלושה עמיתים, שניים מהם גם הם מרחובות, הוא מצא שהנוסחה המבוקשת היא פונקציה שאוילר הגדיר במאה השמונה־עשרה. אף אחד לא הבין למה היא עובדת.

בשנתיים שאחר כך שלושה אנשים במקומות שונים — נמבו, נילסן וסאסקינד — הציעו בנפרד את אותה תשובה: הנוסחה עובדת מפני שהיא מתארת מיתר רוטט. לא נקודה, אלא חוט זעיר שיכול להתנודד במצבים שונים. הייחוס המדויק של מי עשה מה בדיוק שנוי במחלוקת עד היום, וזה בסדר; שלוש עבודות עצמאיות בתוך שנה הן סימן שהרעיון היה באוויר.

ואז התורה מתה. ב־1973 הופיעה כרומודינמיקה קוונטית, תיאור אחר לגמרי של הכוח החזק, והוא עבד טוב יותר. בלשונו של אחד מהמעטים שנשארו, מפעל שוקק שבו עסקו כמה מאות תיאורטיקנים ״נעצר בחריקה״. מה שהפריע לכולם בתורת המיתרים היה בין היתר חלקיק עיקש שהיא ייצרה ואיש לא הזמין: חסר מסה, בעל ספין שתיים, שלא התאים לשום דבר בפיזיקה של הכוח החזק. ב־1974 עשו שני חוקרים, סקרק ושוורץ, מהלך שהוא כל ההבדל בין תורה כושלת לתורה חיה: במקום להיפטר מהחלקיק המציק, הם שאלו מה הוא כן. התשובה: זהו בדיוק החלקיק שכבר ידעו שתורה קוונטית של הכבידה תצטרך — גרביטון. התורה לא ניבאה את הכבידה; היא סירבה להיפטר ממנה. ומכיוון שכבידה חיה בסקלה אחרת לגמרי, אורכו של המיתר נאלץ להתכווץ באותו רגע בעשרים סדרי גודל, מגודל של גרעין לאורך פלאנק.

מה התמונה אומרת, בלשון פשוטה? שיש סוג אחד של דבר, והוא יכול לרטוט במצבים שונים, וכל מצב רטט נראה לנו כחלקיק אחר. כאן נוהגים להוסיף שהיקום הוא סימפוניה, וכדאי לא. מיתר של כינור רוטט בתוך מרחב, עשוי ממשהו, ויש לו שני קצוות קשורים; המיתר של התורה אינו עשוי מכלום ואינו נמצא בתוך משהו. וההבדל בין ״תווים״ אינו גובה צליל אלא מסה, ספין ומטען — כלומר מיני חומר שונים. האנלוגיה עוזרת עשר שניות ומזיקה אחר כך.

הדבר המוזר ביותר בתורה גם הוא לא נבחר: מספר הממדים. אי אפשר לנסח אותה באופן עקבי בארבעה ממדים. בגרסה הראשונית היא דורשת עשרים ושישה, ובגרסה הסופרסימטרית — עשרה. ״לפני כן כולם הניחו שהממד הוא ארבע. לא הייתה לנו שום סיבה פיזיקלית לשקול ממדים נוספים״, כתב שוורץ. ״המתמטיקה היא שדחפה אותנו לשם״. גם הסופרסימטריה, ההשערה שלכל חלקיק יש בן זוג מסוג אחר, נכנסה כאן כדרישה ולא כתוספת — וזה חשוב לפרק האחרון בחלק הזה.

אוגוסט 1984 הוא התאריך שבו התחום שהתרוקן התמלא מחדש. גרין ושוורץ הראו שפגם מתמטי קטלני, שהיה אמור להפוך את התורה לחסרת משמעות, מתבטל — אך ורק עבור שתי אפשרויות מסוימות, ששתיהן, במקרה גמור, בעלות אותו גודל: 496. שוורץ קרא לזה נס. תוך חודשים עבר התחום מגסיסה לפריחה, וב־1985 נוספה התמונה שנשארה מאז: ששת הממדים העודפים מקופלים בצורה מסוימת, קטנה מכדי להבחין בה, שנקראת מרחב קלאבי־יאו. אלא שמספר הקיפולים האפשריים עצום, ואין עיקרון שבוחר את שלנו.

ודבר אחרון, שהוא גם ההוגן ביותר: מה שקרה ב־1984 הוא שהוסר מכשול. תורה שלא סותרת את עצמה אינה תורה שנבדקה. עד היום לא נבדקה ולו תחזית אחת ייחודית לתורת המיתרים, ואף לא נמצא ולו בן זוג סופרסימטרי אחד.