„Zapewnia naturalną strukturę, czyli mechanizm księgowy, umożliwiający tworzenie bardzo dużej liczby diagramów Feynmana” – powiedział Marcusa Spradlinafizyk z Brown University, który zajmuje się nowymi narzędziami powierzchniologii. „Następuje wykładnicze zagęszczenie informacji”.
W przeciwieństwie do amplituedru, który wymagał egzotycznych cząstek, aby zapewnić równowagę zwaną supersymetrią, powierzchniologia odnosi się do bardziej realistycznych, niesupersymetrycznych cząstek. „To całkowicie agnostyczne. Nie może mniej przejmować się supersymetrią” – powiedział Spradlin. „Myślę, że dla niektórych osób, w tym dla mnie, było to naprawdę spore zaskoczenie”.
Pytanie brzmi teraz, czy to nowe, bardziej prymitywne, geometryczne podejście do fizyki cząstek elementarnych umożliwi fizykom teoretycznym całkowite przekroczenie granic przestrzeni i czasu.
„Musieliśmy znaleźć trochę magii i może to jest to” – powiedział Jakub Bourjailyfizyk z Pennsylvania State University. „Nie wiem, czy pozbędzie się czasoprzestrzeni. Ale po raz pierwszy widzę drzwi.
Kłopoty z Feynmanem
Figueiredo wyczuł potrzebę zastosowania nowej magii w ostatnich miesiącach pandemii. Zmagała się z zadaniem, które stanowiło wyzwanie dla fizyków od ponad 50 lat: przewidywaniem, co się stanie, gdy zderzą się cząstki kwantowe. Pod koniec lat czterdziestych XX wieku trzy najwybitniejsze umysły epoki powojennej – Julian Schwinger, Sin-Itiro Tomonaga i Richard Feynman – potrzebowały wielu lat, aby rozwiązać problem cząstek naładowanych elektrycznie. Ich ostateczny sukces zapewniłby im Nagrodę Nobla. Schemat Feynmana był najbardziej wizualny, dlatego zdominował sposób, w jaki fizycy myślą o świecie kwantowym.
Kiedy dwie cząstki kwantowe łączą się, wszystko może się wydarzyć. Mogą połączyć się w jedno, podzielić na wiele, zniknąć lub wykonać dowolną sekwencję powyższych. A to, co faktycznie się stanie, będzie w pewnym sensie kombinacją tych wszystkich i wielu innych możliwości. Diagramy Feynmana śledzą, co może się wydarzyć, łącząc ze sobą linie reprezentujące trajektorie cząstek w czasoprzestrzeni. Każdy diagram przedstawia jedną możliwą sekwencję zdarzeń subatomowych i podaje równanie liczby zwanej „amplitudą”, która reprezentuje prawdopodobieństwo wystąpienia tej sekwencji. Fizycy uważają, że jeśli zsumujemy wystarczające amplitudy, otrzymamy kamienie, budynki, drzewa i ludzi. „Prawie wszystko na świecie jest splotem tych rzeczy, które dzieją się w kółko” – powiedział Arkani-Hamed. „Tylko dobre, staroświeckie rzeczy odbijające się od siebie”.
Amplitudy te kryją w sobie zagadkowe napięcie, które irytuje pokolenia fizyków kwantowych, począwszy od samych Feynmana i Schwingera. Można spędzać godziny przy tablicy, szkicując bizantyjskie trajektorie cząstek i oceniając przerażające formuły, ale okazuje się, że terminy się znoszą, a skomplikowane wyrażenia rozpływają się, pozostawiając niezwykle proste odpowiedzi – w klasycznym przykładzie dosłownie cyfrę 1.
„Stopień wymaganego wysiłku jest ogromny” – powiedział Bourjaily. „I za każdym razem przewidywania, które formułujesz, kpią z ciebie swoją prostotą”.
