Teori dawai

Teori dawai (Bahasa Inggris: string theory) adalah kerangka teoritis di mana titik mirip partikel-partikel dalam fisika partikel digantikan oleh objek satu dimensi yang disebut dawai (string). Teori ini menggambarkan bagaimana dawai-dawai bergerak melalui ruang dan berinteraksi satu sama lain. Pada skala yang lebih besar, sebuah dawai berperilaku seperti partikel dengan massa, muatan, dan sifat yang ditentukan oleh keadaan getaran dawai sesuai dengan graviton, partikel mekanika kuantum yang membawa gaya gravitasi.

Teori dawai adalah subjek yang luas dan bervariasi yang berupaya menjawab sejumlah pertanyaan mendalam mengenai fisika fundamental. Teori ini telah memberikan berbagai kemajuan bagi fisika matematis yang telah diterapkan pada beragam permasalahan dalam fisika lubang hitam, kosmologi alam semesta dini, fisika nuklir, serta fisika benda terkondensasi, dan telah menstimulasi sejumlah perkembangan besar dalam matematika murni.

Karena teori dawai berpotensi memberikan deskripsi terpadu mengenai gravitasi dan fisika partikel, teori ini merupakan kandidat bagi teori segala sesuatu (theory of everything); sebuah model matematika mandiri yang mendeskripsikan seluruh gaya fundamental dan bentuk materi. Terlepas dari banyaknya penelitian mengenai masalah-masalah tersebut, sejauh ini belum diketahui secara pasti sejauh mana teori dawai mampu mendeskripsikan dunia nyata atau seberapa besar fleksibilitas yang dimungkinkan oleh teori ini dalam pemilihan detail-detail penyusunnya.

Teori dawai pertama kali dipelajari pada akhir 1960-an sebagai teori gaya nuklir kuat, sebelum akhirnya ditinggalkan setelah munculnya kromodinamika kuantum. Namun, kemudian disadari bahwa sifat-sifat yang membuat teori dawai tidak cocok untuk fisika nuklir justru menjadikannya kandidat yang menjanjikan bagi teori gravitasi kuantum. Versi awal teori ini, yang dikenal sebagai teori dawai bosonik, hanya mencakup kelas partikel yang disebut boson, sebelum akhirnya berkembang menjadi teori superdawai yang mengusulkan hubungan supersimetri antara boson dan kelas partikel fermion.

Sejak dicetuskannya teori tersebut sebagai model talunan ganda yang menggambarkan hadron yang saling berinteraksi dengan kuat sebagai dawai, istilah teori dawai telah diubah untuk mencakup kelompok teori superstring yang saling berhubungan. Satu sifat yang dimiliki bersama oleh semua teori ini adalah prinsip holografis. Terdapat berbagai formulasi untuk teori dawai, masing-masing dengan struktur matematis yang berbeda, dan masing-masing menjelaskan keadaan fisik berbeda pula. Namun kemiripan pada asas-asas yang ada pada pendekatan-pendekatan ini, konsistensi logis, dan fakta bahwa beberapa dari mereka termasuk model fisika partikel standar, membuat banyak fisikawan percaya bahwa teori dawai adalah teori penjelasan dasar tentang alam semesta yang benar. Secara khusus, teori dawai adalah calon untuk teori segala sesuatu yang paling pertama, salah satu cara untuk menjelaskan semua yang kekuatan alam yang dikenal (gravitasi, elektromangnet, lemah dan kuat) serta benda (kuark dan lepton) dalam sistem yang lenkap secara matematis.

Salah satu tantangan utama dalam teori dawai adalah teori tersebut secara utuh belum memiliki definisi yang memuaskan dalam segala kondisi. Masalah lainnya adalah teori ini dianggap mendeskripsikan sebuah lansekap (landscape) multisemesta yang sangat luas, yang mempersulit berbagai upaya untuk mengembangkan teori fisika partikel yang spesifik berdasarkan kerangka teori dawai. Beberapa permasalahan tersebut telah menyebabkan sebagian komunitas ilmiah mengkritik pendekatan ini dalam ilmu fisika. Hal ini juga memicu perdepatan serta keraguan mengenai nilai dari melanjutkan penelitian yang mendalam terhadap penyatuan teori dawai sebagai teori segala sesuatu.

Teori dawai telah dikritik karena belum dapat menghasilkan prediksi eksperimental kuantitatif. Seperti teori kuantum gravitasi laainnya, dipercaya bahwa menguji teori langsung dengan percobaan akan memerlukan teknik yang sangat mahal. Belum diketahui apakah ada tes ketat langsung dari teori ini.

Teori M

Teori dawai diminati banyak fisikawan karena memerlukan gagasan matematika dan fisika yang baru dan sangat berbeda dari yang sebelumnya. Salah satu yang paling inklusif dari teori dan gagasan ini adalah teori 11-M-dimensi. Menurut cara berpikir M-teori, teori dawai memerlukan ruangwaktu untuk memiliki sebelas dimensi, yang bertentangan dengan pandangan biasa akan tiga ruang dan satu waktu. Teori dawai yang asli dari tahun 1980-an menjelaskan kasus khusus dari M-teori di mana dimensi kesebelas yang adalah garis melingkar yang sangat kecil dan jika formulasi ini digunakan sebagai dasar, maka teori dawai memerlukan sepuluh dimensi.

Dimensi

Teori dawai namun juga menjelaskan alam semesta kita yang mempunyai empat dimensi ruang dan waktu yang dapat diamati, serta alam semesta yang berdimensi lebih tinggi hingga sepuluh dimensi ruang, dan juga kasus di mana posisi dalam beberapa dimensi yang tidak dijelaskan oleh bilangan riil, tetapi jenis kuantitas matematika kuantitas yang berbeda. Jadi, dimensi ruangwaktu waktu bukanlah hal yang tetap dalam teori dawai tetapi adalah hal yang dapat berbeda tergantung dari keadaan.