Teori String

Pengenalan teori dawai yang dirancang untuk masyarakat umum harus terlebih dahulu menjelaskan fisika. Beberapa kontroversi mengenai teori dawai diakibatkan oleh kesalahpahaman tentang fisika. Kesalahpahaman yang umum terjadi bahkan bagi para ilmuwan adalah anggapan bahwa suatu teori terbukti benar dalam penjelasannya tentang dunia alami di mana pun prediksinya berhasil. Kesalahpahaman lainnya adalah bahwa ilmuwan fisika sebelumnya, termasuk ahli kimia, telah menjelaskan dunia. Hal ini mengarah pada kesalahpahaman bahwa para ahli teori string mulai membuat hipotesis aneh setelah mereka menjadi "terbebas dari kebenaran" yang tidak dapat dipertanggungjawabkan.

Alam klasik

Fisika Newtonian

Hukum gravitasi universal (UG) Newton, ditambahkan ke tiga hukum gerak Galilea dan beberapa anggapan lainnya, diterbitkan pada tahun 1687. Teori Newton berhasil memodelkan interaksi di antara objek-objek dengan ukuran yang dapat kita lihat, berbagai fenomena yang sekarang disebut ranah klasik. Hukum Coulomb memodelkan tarikan listrik. Teori medan elektromagnetik Maxwell menyatukan listrik dan magnet, sementara optik muncul dari bidang ini.

Kecepatan cahaya tetap sama ketika diukur oleh pengamat yang bepergian di bidangnya, meskipun penambahan kecepatan memprediksi bidang menjadi lebih lambat atau lebih cepat relatif terhadap pengamat yang bepergian dengan atau melawannya. Jadi, versus medan elektromagnetik, pengamat terus kehilangan kecepatan. Namun, hal ini tidak melanggar Prinsip relativitas Galileo yang mengatakan bahwa hukum mekanika bekerja sama untuk semua objek yang menunjukkan inersia.

Berdasarkan hukum inersia, ketika tidak ada gaya yang diterapkan pada suatu benda, benda tersebut menahan kecepatannya, yaitu kecepatan dan arah. Sebuah objek baik dalam gerakan seragam, yang merupakan kecepatan konstan dalam arah yang tidak berubah, atau tetap diam, yang merupakan kecepatan nol, mengalami inersia. Hal ini menunjukkan invarian Galilean - interaksi mekanisnya berlangsung tanpa variasi - juga disebut relativitas Galilean karena seseorang tidak dapat merasakan apakah seseorang dalam keadaan diam atau dalam gerakan seragam.

Teori relativitas

Relativitas khusus

Pada tahun 1905, teori relativitas khusus Einstein menjelaskan keakuratan medan elektromagnetik Maxwell dan relativitas Galilea dengan menyatakan bahwa kecepatan medan bersifat absolut-konstanta universal-sedangkan ruang dan waktu adalah fenomena lokal relatif terhadap energi objek. Dengan demikian, sebuah objek dalam gerakan relatif memendek sepanjang arah momentumnya (kontraksi Lorentz), dan peristiwa yang berlangsung melambat (dilatasi waktu). Seorang penumpang pada objek tidak dapat mendeteksi perubahan tersebut, karena semua alat pengukur di atas kendaraan itu telah mengalami kontraksi panjang dan dilatasi waktu. Hanya pengamat eksternal yang mengalami istirahat relatif yang mengukur objek dalam gerak relatif menjadi lebih pendek di sepanjang jalur perjalanannya dan kejadiannya melambat. Relativitas khusus membuat teori Newton-yang menyatakan ruang dan waktu sebagai absolut-tidak dapat menjelaskan gravitasi.

Dengan prinsip kesetaraan, Einstein menyimpulkan bahwa berada di bawah gravitasi atau percepatan konstan adalah pengalaman yang tidak dapat dibedakan yang mungkin berbagi mekanisme fisik. Mekanisme yang disarankan adalah kontraksi panjang progresif dan dilatasi waktu - konsekuensi dari kepadatan energi lokal dalam ruang 3D - membangun ketegangan progresif dalam objek yang kaku, menghilangkan ketegangannya dengan bergerak menuju lokasi kepadatan energi terbesar. Relativitas khusus akan menjadi kasus terbatas dari medan gravitasi. Relativitas khusus akan berlaku ketika kerapatan energi di seluruh ruang 3D seragam, sehingga medan gravitasi diskalakan secara seragam dari lokasi ke lokasi, mengapa suatu objek tidak mengalami percepatan dan dengan demikian tidak ada gravitasi.

Relativitas umum

Pada tahun 1915, teori relativitas umum Einstein baru menjelaskan gravitasi dengan ruang-waktu 4D yang dimodelkan sebagai manifold Lorentzian. Waktu adalah satu dimensi yang digabungkan dengan tiga dimensi ruang, karena setiap peristiwa dalam ruang 3D-2D secara horizontal dan 1D secara vertikal-mengandung titik sepanjang sumbu waktu 1D. Bahkan dalam kehidupan sehari-hari, seseorang menyatakan atau menyiratkan keduanya. Seseorang mengatakan atau setidaknya berarti, "Temui saya di gedung 123 Main Street yang bersimpangan dengan Franklin Street di apartemen 3D pada tanggal 10 Oktober 2012 jam 9:00 malam". Dengan menghilangkan atau melewatkan koordinat waktu, seseorang tiba di lokasi yang benar di ruang angkasa ketika peristiwa yang dicari tidak ada-yaitu di masa lalu atau masa depan mungkin pada pukul 18:00 atau 12:00.

Dengan menyatukan ruang dan waktu dan menganggap keduanya relatif terhadap kepadatan energi di sekitarnya, dan dengan menetapkan satu-satunya konstanta atau absolut bahkan bukan massa tetapi sebagai kecepatan cahaya dalam ruang hampa, relativitas umum mengungkapkan keseimbangan dan simetri dunia alami yang sebelumnya tidak terbayangkan. Setiap objek selalu bergerak dengan kecepatan cahaya di sepanjang garis lurus - padanannya, pada permukaan melengkung, yang disebut geodesik atau garis dunia - satu jalur dengan resistensi paling sedikit seperti jatuh bebas melalui ruang-waktu 4D yang geometrinya "melengkung" di sekitar massa / energi.

Sebuah objek dengan kecepatan cahaya dalam ruang hampa bergerak dengan kecepatan maksimal melalui ruang 3D tetapi tidak menunjukkan evolusi peristiwa-ia membeku dalam waktu-sedangkan sebuah objek yang tidak bergerak dalam ruang 3D mengalir sepenuhnya sepanjang waktu 1D, mengalami tingkat maksimal peristiwa yang sedang berlangsung. Alam semesta yang ditampilkan relatif terhadap lokasi tertentu, namun begitu massa/energi di sekitar itu dinyatakan, persamaan Einstein memprediksi apa yang terjadi-atau terjadi atau akan terjadi-di mana saja di alam semesta. Gagasan yang dipopulerkan bahwa relatif dalam teori Einstein menunjukkan subyektif atau sewenang-wenang adalah untuk beberapa penyesalan Einstein, yang kemudian berpikir dia seharusnya menamakannya teori umum.

Kosmologi

Partikel pembawa pesan medan elektromagnetik, foton, membawa gambar abadi di seluruh alam semesta sementara pengamat di dalam bidang ini memiliki aliran waktu yang cukup untuk memecahkan kode gambar ini dan bereaksi dengan bergerak dalam ruang 3D, namun tidak pernah bisa berlari lebih cepat dari gambar abadi ini. Keadaan alam semesta di bawah 400.000 tahun setelah dentuman besar yang diduga yang memulai alam semesta kita dianggap ditampilkan sebagai latar belakang gelombang mikro kosmik (CMB).

Pada tahun 1915, alam semesta dianggap sepenuhnya seperti yang sekarang kita sebut galaksi Bima Sakti dan statis. Einstein mengoperasikan persamaan medan gravitasi yang baru saja diterbitkan, dan menemukan konsekuensi bahwa alam semesta mengembang atau menyusut. (Teori ini dapat dioperasikan dalam invariansi arah-waktu.) Dia merevisi teori tersebut dengan menambahkan konstanta kosmologis untuk menyeimbangkan alam semesta secara sewenang-wenang. Mendekati tahun 1930, data teleskopik Edwin Hubble, ditafsirkan melalui relativitas umum, mengungkapkan alam semesta mengembang.

Pada tahun 1916 saat berada di medan perang Perang Dunia I, Karl Schwarzschild mengoperasikan persamaan Einstein, dan solusi Schwarzschild memprediksi lubang hitam. Beberapa dekade kemudian, astrofisikawan mengidentifikasi lubang hitam supermasif di pusat mungkin setiap galaksi. Lubang hitam tampaknya memimpin pembentukan dan pemeliharaan galaksi dengan mengatur pembentukan dan penghancuran bintang.

Pada tahun 1930-an, diketahui bahwa menurut relativitas umum, galaksi akan hancur berantakan kecuali jika dikelilingi oleh materi tak terlihat yang menyatukan galaksi, dan pada tahun 1970-an materi gelap mulai diterima. Pada tahun 1998, disimpulkan bahwa ekspansi alam semesta, bukannya melambat, melainkan semakin cepat, menunjukkan kepadatan energi yang sangat besar-cukup untuk mempercepat materi yang terlihat dan materi gelap-di seluruh alam semesta, bidang energi gelap yang luas. Rupanya, kurang dari 5% komposisi alam semesta yang diketahui, sementara 95% lainnya misterius-materi gelap dan energi gelap.

Alam kuantum

Mekanika yang aneh

Pada tahun 1920-an, untuk menyelidiki operasi medan elektromagnetik pada skala ruang dan waktu yang sangat kecil, mekanika kuantum (QM) dikembangkan. Namun elektron-partikel materi yang berinteraksi dengan foton yang merupakan pembawa gaya medan elektromagnetik-tampaknya menentang prinsip-prinsip mekanis sama sekali. Tidak ada yang bisa memprediksi lokasi partikel kuantum dari saat ke saat.

Dalam eksperimen celah, sebuah elektron akan bergerak melalui satu lubang yang ditempatkan di depannya. Namun, elektron tunggal akan bergerak secara simultan melalui beberapa lubang, berapa pun banyaknya lubang yang ditempatkan di depannya. Elektron tunggal akan meninggalkan pola interferensi pada papan deteksi seolah-olah partikel tunggal itu adalah gelombang yang telah melewati semua lubang secara bersamaan. Namun ini terjadi hanya ketika tidak teramati. Jika cahaya disinari pada peristiwa yang diharapkan, interaksi foton dengan medan akan mengatur elektron ke posisi tunggal.

Dengan prinsip ketidakpastian, lokasi dan momentum partikel kuantum yang tepat tidak dapat ditentukan dengan pasti. Interaksi partikel dengan instrumen pengamatan/pengukuran membelokkan partikel sedemikian rupa sehingga penentuan posisi yang lebih besar menghasilkan penentuan momentum yang lebih rendah, dan sebaliknya.

Teori medan yang dikuantisasi

Dengan memperluas mekanika kuantum di seluruh bidang, pola yang konsisten muncul. Dari lokasi ke lokasi yang berdekatan, probabilitas partikel yang ada di sana akan naik dan turun seperti gelombang probabilitas-kepadatan probabilitas yang naik dan turun. Ketika tidak teramati, partikel kuantum apa pun memasuki superposisi, sehingga partikel tunggal pun mengisi seluruh bidang, betapapun besarnya. Namun partikel itu tidak pasti berada di mana saja dalam medan, tetapi ada di sana dengan probabilitas yang pasti dalam kaitannya dengan apakah partikel itu berada di lokasi yang berdekatan. Bentuk gelombang medan elektromagnetik Maxwell dihasilkan oleh akumulasi peristiwa probabilistik. Bukan partikel-partikelnya, tetapi bentuk matematisnya, yang konstan.

Mengatur medan ke relativitas khusus memungkinkan prediksi medan elektromagnetik lengkap. Dengan demikian muncullah teori medan kuantum relativistik (QFT). Dari medan elektromagnetik, itu adalah elektrodinamika kuantum relativistik (QED). Dari medan lemah dan elektromagnetik bersama-sama, itu adalah teori elektroweak relativistik (EWT). Dari medan kuat, itu adalah kromodinamika kuantum relativistik (QCD). Secara keseluruhan, ini menjadi Model Standar fisika partikel.

Pembagian dalam fisika

Ketika Model Standar diatur ke relativitas umum untuk memasukkan massa, kepadatan probabilitas tak terhingga muncul. Hal ini dianggap tidak benar, karena probabilitas biasanya berkisar dari 0 hingga 1-0% hingga 100% probabilitas. Beberapa fisikawan teoretis menduga bahwa masalahnya ada pada Model Standar, yang mewakili setiap partikel dengan titik nol dimensi yang pada prinsipnya bisa sangat kecil. Namun dalam fisika kuantum, konstanta Planck adalah unit energi minimum yang dapat dibagi menjadi medan, mungkin merupakan petunjuk untuk ukuran terkecil partikel. Jadi ada pencarian untuk mengkuantisasi gravitasi-untuk mengembangkan teori gravitasi kuantum.

Kerangka Kerja

String menduga bahwa pada skala mikroskopis, ruang-waktu 4D Einstein adalah bidang manifold Calabi-Yau, masing-masing berisi 6 dimensi ruang yang digulung, sehingga tidak diperluas ke dalam 3 dimensi ruang yang disajikan ke alam klasik. Dalam teori dawai, setiap partikel kuantum digantikan oleh dawai 1D energi getar yang panjangnya adalah panjang Planck. Saat dawai bergerak, dawai itu melacak lebar, dan dengan demikian menjadi 2D, sebuah worldsheet. Saat dawai bergetar dan bergerak dalam ruang Calabi-Yau 6D, dawai menjadi partikel kuantum. Dengan pendekatan ini, graviton hipotetis - yang diprediksi untuk menjelaskan relativitas umum - muncul dengan mudah.

Teori

Teori string dimulai sebagai teori string bosonik, yang 26 dimensinya bertindak sebagai lebih sedikit. Namun ini hanya memodelkan boson, yang merupakan partikel energi, sementara menghilangkan fermion, yang merupakan partikel materi. Jadi teori string bosonik tidak bisa menjelaskan materi. Namun dengan menambahkan supersimetri ke teori dawai bosonik, fermion tercapai, dan teori dawai menjadi teori superstring, yang juga menjelaskan materi.

(Dalam versi teori medan kuantum yang mencakup supersimetri (SUSY), setiap boson memiliki fermion yang sesuai, dan sebaliknya. Artinya, setiap partikel energi memiliki partikel materi yang sesuai, dan setiap partikel materi memiliki partikel energi yang sesuai, namun pasangan yang tidak teramati lebih masif dan dengan demikian super. Mitra super ini mungkin tampak sebagai prediksi yang berlebihan, namun banyak ahli teori dan eksperimentalis yang mendukung versi supersimetris dari Model Standar, yang persamaannya harus diubah secara berlebihan dan terkadang sewenang-wenang untuk mempertahankan keberhasilan prediksi atau konsistensi matematis, tetapi dengan mitra super yang selaras).

Tidak dapat diuji-tidak ilmiah?

Klaim teori dawai bahwa semua molekul adalah untaian energi telah menuai kritik keras. Ada banyak versi teori string, tidak ada yang cukup berhasil memprediksi data pengamatan yang dijelaskan oleh Model Standar. Teori M sekarang diketahui memiliki solusi yang tak terhitung jumlahnya, sering memprediksi hal-hal aneh dan tidak diketahui keberadaannya. Beberapa orang menuduh bahwa ahli teori dawai hanya memilih prediksi yang diinginkan.

Tuduhan bahwa teori string tidak membuat prediksi yang dapat diuji adalah salah, karena teori string membuat banyak prediksi. Tidak ada teori - model prediktif dan mungkin penjelasan dari beberapa domain fenomena alam - yang dapat diverifikasi. Semua teori fisika konvensional sampai Model Standar telah membuat klaim tentang aspek-aspek yang tidak dapat diamati dari dunia alami. Bahkan Model Standar memiliki berbagai interpretasi mengenai dunia alami. Ketika Model Standar dioperasikan, sering dibuat versi dengan supersimetri, menggandakan jumlah spesies partikel yang sejauh ini diidentifikasi oleh fisikawan partikel.

Tidak ada yang benar-benar dapat mengukur ruang, namun Newton mendalilkan ruang dan waktu absolut, dan teori Newton membuat prediksi eksplisit, sangat dapat diuji dan diprediksi berhasil selama 200 tahun, tetapi teori tersebut masih dipalsukan sebagai penjelas alam. Fisikawan menerima bahwa tidak ada gaya tarik-menarik yang secara langsung menarik materi ke materi, apalagi bahwa gaya tersebut melintasi alam semesta secara instan. Namun demikian, teori Newton masih menjadi paradigmatik ilmu pengetahuan.

Dimensi tersembunyi?

Gagasan tentang dimensi ruang yang tersembunyi bisa tampak gaib. Beberapa ahli teori gravitasi kuantum loop - pesaing gravitasi kuantum - menganggap teori string secara fundamental salah arah dengan menganggap bahwa ruang bahkan memiliki bentuk sampai partikel membentuknya. Artinya, mereka tidak meragukan bahwa ruang mengambil berbagai bentuk, hanya menganggap partikel sebagai penentu bentuk ruang, bukan sebaliknya. Pusaran ruang-waktu yang diramalkan oleh relativitas umum rupanya dikonfirmasi.

Jika ditafsirkan sebagai benar secara alamiah, Model Standar, yang mewakili partikel kuantum sebagai titik 0D, sudah mengindikasikan bahwa ruang-waktu adalah lautan bentuk yang bergejolak, busa kuantum. Teoretikus string cenderung percaya bahwa alam lebih elegan, sebuah keyakinan yang oleh teoretikus loop Lee Smolin dianggap romantis sambil menggunakan Sintesis Modern biologi sebagai perangkat retoris. Eksperimen untuk mendeteksi dimensi spasial tambahan sejauh ini gagal, namun masih ada kemungkinan bahwa tanda-tanda itu bisa muncul.

Begitu banyak solusi?

Teori M memiliki banyak triliunan solusi. Leonard Susskind, seorang pemimpin teori dawai, menafsirkan plastisitas solusi teori dawai sebagai dukungan paradoksal yang menyelesaikan misteri mengapa alam semesta ini ada, seperti yang ditunjukkan oleh teori M, tetapi varian dari pola umum yang selalu menghasilkan hasil yang kira-kira.

Relativitas umum telah membawa banyak penemuan yang pada tahun 1915 tidak terbayangkan kecuali dalam fiksi. Sebuah solusi dari persamaan Einstein yang berusaha menjelaskan dinamika partikel kuantum, Jembatan Einstein-Rosen memprediksi jalan pintas yang menghubungkan dua titik yang jauh dalam ruang-waktu. Umumnya disebut lubang cacing, Jembatan Einstein-Rosen diragukan tetapi tidak dibantah, menunjukkan bahwa tidak semua konsekuensi dari sebuah teori harus akurat atau bahwa kenyataan cukup aneh dengan cara yang tidak dapat diamati.

Banyak dunia

Bahkan Model Standar dari fisika partikel menunjukkan kemungkinan aneh bahwa akun populis ilmu pengetahuan baik menghilangkan atau menyebutkan sebagai keingintahuan yang tidak dapat dijelaskan. Teori ini secara konvensional menerima interpretasi Kopenhagen, di mana medan hanya kemungkinan, tidak ada yang nyata sampai pengamat atau instrumen berinteraksi dengan medan, yang fungsi gelombangnya kemudian runtuh dan hanya menyisakan fungsi partikelnya, hanya partikel yang nyata. Namun keruntuhan fungsi gelombang hanya diasumsikan - tidak dikonfirmasi secara eksperimental atau bahkan dimodelkan secara matematis - dan tidak ada perbedaan dari fungsi gelombang di alam kuantum atau fungsi partikel di alam klasik yang telah ditemukan.

Pada tahun 1957 Hugh Everett menjelaskan interpretasi "Keadaan relatif" nya. Everett menyatakan bahwa fungsi gelombang tidak runtuh, dan karena semua materi dan interaksi dianggap dibangun dari partikel gelombang kuantum, semua variasi yang mungkin dari medan kuantum-yang ditunjukkan oleh persamaan matematis-adalah nyata dan terjadi secara bersamaan tetapi berbeda dalam sejarah. Dengan interpretasi ini, apa pun yang berinteraksi dengan medan bergabung dengan keadaan medan yang relatif terhadap keadaan pengamat-dirinya sendiri merupakan bentuk gelombang dalam medan kuantumnya sendiri-sementara keduanya hanya berinteraksi dalam bentuk gelombang universal yang tidak pernah runtuh. Sekarang ini, interpretasi banyak fisikawan tentang transisi yang tampak dari kuantum ke alam klasik bukanlah keruntuhan fungsi gelombang, tetapi dekoherensi kuantum.

Dalam dekoherensi, interaksi dengan medan membawa pengamat hanya ke dalam satu konstelasi penentu medan kuantum, dan karenanya semua pengamatan selaras dengan keadaan kuantum gabungan yang baru itu. Tesis Everett telah mengilhami interpretasi Banyak dunia, di mana di dalam alam semesta kita diprediksi secara virtual atau berpotensi dunia paralel yang tak terbatas yang nyata, namun masing-masing memiliki jarak yang sangat kecil dari dunia lain. Karena bentuk gelombang setiap dunia bersifat universal - tidak runtuh - dan hubungan matematisnya invarian, dunia paralel hanya mengisi celah dan tidak bersentuhan.

Banyak alam semesta

Einstein meragukan bahwa lubang hitam, seperti yang diprediksi oleh solusi Schwarzschild, adalah nyata. Beberapa orang sekarang menduga bahwa lubang hitam tidak ada seperti itu tetapi merupakan energi gelap, atau bahwa alam semesta kita adalah keduanya - lubang hitam dan energi gelap. Solusi Schwarzschild dari persamaan Einstein dapat diperluas secara maksimal untuk memprediksi lubang hitam yang memiliki sisi lain - alam semesta lain yang muncul dari lubang putih. Mungkin big bang alam semesta kita adalah setengah dari pantulan besar, sesuatu yang runtuh ke lubang hitam, dan alam semesta kita muncul dari sisi lain sebagai lubang putih.

Partikel adalah string?

Fisikawan secara luas meragukan bahwa partikel kuantum benar-benar titik 0D seperti yang direpresentasikan dalam Model Standar, yang menawarkan formalisme-perangkat matematis yang pukulannya memprediksi fenomena yang menarik atas masukan data-bukan interpretasi mekanisme yang menentukan fenomena tersebut. Namun para ahli teori dawai memang cenderung optimis menduga bahwa dawai itu nyata dan dapat menjelaskan, bukan hanya perangkat prediksi. Hal ini jauh di luar kapasitas akselerator partikel saat ini untuk mendorong setiap partikel menyelidik pada tingkat energi yang cukup tinggi untuk mengatasi energi partikel kuantum itu sendiri dan menentukan apakah itu adalah string. Namun keterbatasan ini juga ada pada pengujian teori gravitasi kuantum lainnya. Perkembangan menunjukkan strategi lain untuk "mengamati" struktur partikel kuantum.

Paradoksnya, bahkan jika pengujian mengkonfirmasi bahwa partikel adalah string energi, yang masih tidak akan meyakinkan membuktikan bahkan bahwa partikel adalah string, karena mungkin ada penjelasan lain, mungkin warpage tak terduga ruang meskipun partikel adalah titik 0D soliditas sejati. Bahkan ketika prediksi berhasil, ada banyak penjelasan yang mungkin-masalah underdetermination-dan filsuf ilmu pengetahuan serta beberapa ilmuwan tidak menerima bahkan keberhasilan prediktif sempurna sebagai verifikasi dari penjelasan teori yang sukses jika ini diajukan sebagai menawarkan realisme ilmiah, deskripsi yang benar dari dunia alami.

Materi adalah energi?

Pembicaraan tentang fisikawan partikel yang menguji partikel yang diprediksi oleh fisikawan teoretis dengan menabrakkan partikel dalam akselerator menunjukkan bahwa partikel kuantum adalah partikel Newton kecil yang dipecahkan oleh para eksperimentalis untuk mengungkapkan strukturnya. Sebaliknya, ketika dua partikel, masing-masing dari massa tertentu - diukur dalam hal energi sebagai elektronvolts - bertabrakan, mereka dapat bergabung menjadi partikel dari massa / energi gabungan itu, dan partikel yang dihasilkan "diamati" untuk korespondensi dengan prediksi.

Tidaklah kontroversial di kalangan fisikawan bahwa semua partikel adalah energi. Teoritisi loop, kadang-kadang dalam persaingan dengan teori string, mengklaim bahwa ruang-waktu itu sendiri berubah menjadi partikel. Materi yang menjadi varian khusus dari energi adalah konsekuensi dari teori relativitas khusus Einstein, dan kemudian Einstein memformalkan kesetaraan massa-energi, E = mc² . Ketika foton-foton yang cukup energik bertabrakan, mereka dapat bergabung dan menghasilkan penciptaan materi-materi. Semua partikel memiliki antipartikel, dan atom-atom materi memiliki antimateri, yang penyatuannya memusnahkan partikel-partikel dan materi sambil meninggalkan energi.

Perkembangan yang menginspirasi adalah penemuan simetri cermin, di mana ruang Calabi-Yau cenderung berpasangan sehingga solusi yang sebelumnya sulit dalam mode vibrasi ekstrim dari satu string dapat diselesaikan dengan melalui geometri ruang Calabi-Yau cermin dalam rentang yang berlawanan.

Teori string biasanya diselesaikan melalui teori medan konformal, teori medan kuantum pada ruang 2D. Dipastikan bahwa molekul dapat runtuh menjadi 2D. Dan elektron, yang telah lama dianggap sebagai partikel elementer, rupanya terpecah menjadi tiga entitas secara terpisah yang membawa tiga derajat kebebasan elektron ketika molekul-molekul yang mengandung elektron disalurkan melalui jalur 1D.