History of String Theory


1921 Kaluza-Klein  Theory
ธีโอดอร์ คาลูซ่า (Theodor Kaluza) พยายามหาทฤษฏีที่จะรวมเอาแรงโน้มถ่วง (gravitation) และแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetism) เข้าด้วยกัน เขาเกิดไอเดียว่ามิติน่าจะมีมากกว่าที่เราเห็น และได้คิดทฤษฏี 5 มิติ (five-dimensional theory) ขึ้นมา และได้ส่งจดหมายไปหาไอสไตน์ (Albert Einstien) ในปี 1919 ก่อนที่ผลงานของคาลูซ่าจะพิมพ์ออกมาในปี 1921
1926 ออสก้า เคล็น (Oskar Klien) มีแนวคิดว่ามิติ 5 มิติของคาลูซ่านั้น บางมิติน่าจะมีมิติขนาดเล็กและม้วนเป็นวง เคล็นพยายามจะให้ทฤษฏีควอนตัมในการอธิบายสมมุติฐานของเขา
-1960s S-Matrix Theory 
โกฟเฟรย ชิง (Geoffrey Chew), สแตนลีย์ แมนเดลสแตม (Stalnley Mandelstam) จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย, เบิร์กเลย์ กำลังทำงานวิจัยในการสร้างทฤษฏีที่จะใช้อธิบายแรงนิวเคลียร์แบบเข้ม (Strong nuclear force) หรือทฤษฏีที่ใช้อธิบายฮาดรอน (theory of hadrons) โดยชิง เห็นว่าทฤษฏีสนามพลังควอนตัม (quantum field theory) ไม่สามารถใช้อธิบายแรงนิวเคลียร์แบบเข้มได้
ซึ่งแนวคิดเกี่ยวกับคว๊าก (quark) เกิดขึ้นในช่วงเวลานี้ แต่ว่าในตอนนี้ยังเป็นเพียงสมการที่อยู่ในกระดาษ ไม่ใช่อนุภาคที่มีตัวตนจริง
1968 Veneziano amplitude
นักฟิสิกหนุ่มชาวอิตาลี เกเบรียล เวเนเซียโน่ (Gabriele Veneziano) ซึ่งทำงานอยู่ที่เซิร์น (CERN) หาวิธีที่จะอธิบายคุณสมบัติของแรงนิวเคลียร์แบบเข้ม (strong force) ของอนุภาพเมซอน (meson)  เวเนเซียโน่พบว่าสมการแกมม่า (gamma function) ของออยเลอร์ (Leonard Euler) ซึ่งเขียนร้อยกว่าปีมาแล้วนั้น ดูเหมือนจะสามารถใช้อธิบาบแรงแบบเข้มได้ดี โดยที่เขาไม่เข้าใจว่าทำไมถึงเป็นเช่นนั้น
หลังจากนั้นนักฟิสิกหลายคนก็พยายามหาคำอธิบายว่าเป็นเพราะอะไร
มีการเริ่มค้นพบคว๊าร์ก ในปี 1968  แต่ในตอนแรกนักวิทยาศาสตร์ยังไม่แน่ใจจึงเรียกมันว่าพาร์ตอน (Parton)
1970 String theory 
ถือกำเนิดขึ้นมาจากการที่ โยชิโร นัมบุ (Yoichiro Nambu), โฮลเกอร์ นิลเซ่น (Holger Nielsen) และลีโอนาร์ด ซัสไคนด์ (Leonard Susskind) ต่างทำงานอิสระไม่เกี่ยวข้องกัน ในการแปลความหมายของ Veneziano amplitude และพวกเขาได้บทสรุปที่เหมือนกันว่า สมการแกมม่าของออยเลอร์นั้นสามารถใช้อธิบายปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นได้ดี ถ้าหากว่าเรามองอนุภาคไม่ได้เป็นจุดเหมือนที่เคยคิดกัน แต่ว่าเป็นเส้นด้ายเส้นเล็กๆ ที่สั่นไหว
ซึ่งแนวคิดนี้ในตอนแรกถูกเรียกว่าเป็น dual resonance models
1971 Supersymmetry
จากการทฤษฏีสตริงในยุคแรกไม่สามารถอธิบายพฤติกรรมของอนุภาคฮาดรอน (hadronic physics) ได้ แต่ว่า
ทฤษฏีสตริงเดิมดูจะตกไป เพราะว่ามันจะสามารถอธิบายพฤติกรรมของโบซอน (boson) ได้ตามทฤษฏีสัมพันธภาพพิเศษ (special relativity) และกลศาสตร์ควอนตัม (quantum mechanics) ก็ต่อเมื่อมีมิติถึง 26 มิติ และยังทำนายว่าจะมีอนุภาค แทคยอน (tachyon) ที่มีมวลเป็นลบและเคลื่อนที่เร็วกว่าแสงด้วย
ปิแอร์ เรมอนด์ (Pierre Ramond) แก้ทฤษฏีสตริงดังเดิมใหม่โดยใส่อนุภาคพื้นฐานตัวใหม่ที่เรียกว่า เฟอร์เมียน (fermions) เข้าไปในทฤษฏีสตริง  ซึ่งนำไปสู่การค้นพบการสมมาตรของอากาศ-เวลา (Space-Time Supersymmetry)
สมการของเรมอนด์ นี้ไม่ต้องการมีอนุภาคแทคยอนก็ได้ และจำนวนมิติที่จำเป็นก็เหลือแค่สิบมิติ (9 spaces กับ 1 time)
ในช่วงเวลาไล่เรื่อยกับเรมอนด์ , แอนดรี เนวัว (Andre Neveu) และ จอห์น ชวาร์ซ (John H. Schwarz) ได้ปรับปรุงทฤษฏีสตริงใหม่ และเรียกว่าเป็น dual pion model ซึ่งคล้ายกับ fermionic string ของเรมอนด์
ต่อมา เนวัว และซวาร์ซ ยังได้สร้าง RNS model ซึ่งรวมเอา เฟอร์เมียน เข้าไปในสมการของเขา ซึ่ง RNS model เป็นเวอร์ชั่นแรกๆ ของสมการของซุปเปอร์สตริง
1973 Quantum Chromodynamics
มีการค้นพบทฤษฏี Quantum chromodynamics (QCD) ซึ่งทำให้ทฤษฏี Quantum field theory มีความสมบูรณ์ยิ่งขึ้นและสามารถใช้อธิบายแรงแบบเข้มได้ดีกว่า นั่นทำให้ทฤษฏีสตริงถูกละเลยไป
1974 Gravitons
ปัญหาหนึ่งของทฤษฏีสตริงในยุคแรก ซึ่งเป็นสตริงแบบเปิด มันต้องการมีอนุภาคที่มี สปิน 1 (massless spin 1 particles) และไร้มวล, ในขณะที่สตริงแบบปิด จะต้องมีอนุภาคไร้มวล สปิน 2 (massless spin 2 particle) แต่ว่าในความเป็นจริงแล้ว มันไม่มีอนุภาคฮาดรอนที่ไร้มวล
จอห์น ชวาร์ซ และ โจเอล ซเชิร์ก (Joel Scherk) พยายามอธิบายว่าแรงโน้มถ่วงเกิดจากทฤษฏีสตริงได้ พวกเขาเรียกอนุภาคไร้มวลที่มีสปิน 2 ในสตริงแบบปิดว่าเป็นกราวิตอน (graviton) และอนุภาคไร้มวล ที่มีสปิน 1 ในสตริงแบบเปิด ว่าเป็นอนุภาคตามทฤษฏี Yang-Mills gauge fileds
จอห์น ชวาร์ซ และโจเอล ซเชิร์ก พยายามที่จะโปรโมทฤษฏีสตริงว่าเป็นว่าเป็นทฤษฏีควอนตัวที่รวมเอาพลังพื้นฐานทั้งหมดรวมถึงแรงดึงดูดเอาไว้ด้วย ซึ่งเขาเรียกมันใหม่ว่าทฤษฏีควอนตัมของแรงโน้มถ่วง Quantum theory of gravity

1976 Supergravity , Supersymmetry
เป็นทฤษฏีสนามพลัง (field theory) ที่พยายามๆ รวมเอา supersymetry เข้ากับทฤษฏีสัมพันธภาพทั่วไป 

1980 Superstrings (Supersymmetric strings)
ค้นพบโดย ไมเคิ้ล กรัน (Michael Green) จากมหาวิทยาลัยควีน แมรี่ (Queen Mary) และจอห์น ชวาร์ซ จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย (CalTech) ซึ่งค้นพบซุปเปอร์สตริงที่ไม่มี tachyons และเข้ากันได้กับกลศาสตร์ควอนตัม
พวกเขายังทำนายว่ามี "gauge group" ว่าเป็นพลังงานพื้นฐานอีกชนิดหนึ่ง
1984-1994 The First Superstring Revolution, Green-Schwarz mechanism
การเข้ากันไม่ได้ของทฤษฏีควอนตัมของแรงโน้มถ่วงและของอนุภาค ถูกเรียกว่าเป็น quantum anomallies
1984 มีการค้นพบ anomaly cancellation ของทฤษฏีสตริง ชนิด type I
1985 ค้นพบ "Heterotic strings" ซึ่งทำให้ซุปเปอร์สตริง ถูกแบ่งออกเป็น 5 ทฤษฏี คือ type I, type IIA, type IIB, HE (E8 X E8 heterotic), HO (SO(32)heterotic)

1991-1995 The String Duality (Dual Revolution)
ค้นพบสมมาตรระหว่างทฤษฏีสตริงแต่ละชนิด ทำให้สตริงแต่ละชนิดที่แตกต่างกันถูกรวมเข้าด้วยกัน
S-Dual
M-Theory
T-Dual  


Popular posts from this blog

Anna Pavlova

B. F. Skinner

Alexander Friedmann