Pro ty, kterým se
nelíbí, přináším uklidňující informace:
Uvedená suma se nevyskytuje pouze v příjemných situacích. Tak kupříkladu v teorii bosonové struny zjišťujeme, že operátor čtverce hmotnosti stringu má tvar
kde faktor S závisí na výběru jednotkové hmotnosti
(např. S=8),
resp.
jsou kreační resp. anihilační operátory a podle
zdvojeného indexu i se sčítá v souladu s Einsteinovou sumační konvencí
od jedné do (d-2) (přes ryze prostorové souřadnice).
Teorie je lorentzovsky invariantní (relativistická) jen když je
dimenze časoprostoru 26 (místo obvyklých čtyř). Působením
na energeticky nejnižší hladinu dostaneme nulu, ale přesto
nám ve výrazu pro
zbude součet členů nutných k hermiticitě
operátorů
,
což je divergentní suma, která má zápornou zobecněnou hodnotu.
Čtverec hmotnosti základního stavu je tedy záporný, hmotnost
imaginární, což odpovídá částici, která se pohybuje zásadně
nadsvětelnou rychlostí (proto zvaná tachyon, rychlouš)
a nebyla nikdy pozorována. A pokud alespoň
trochu věříme v kauzalitu a v teorii relativity, nikdy pozorována nebude.
(V těchto otázkách lidoví filosofové chybují, říkají-li, že při nadsvětelné rychlosti by šel čas pozpátku a hmotnost byla záporná; ve skutečnosti by tyto veličiny byly imaginární.)
Můžeme dokonce jednoduše vysvětlit, proč bosonové stringy v jiné dimenzi než 26 nemohou fungovat. Uvažujeme-li energetickou hladinu hned nad tachyonem (nejméně vzbuzenou, v případě otevřených strun jednou, u uzavřených dvakrát), vidíme, že tato má pouze (d-2)-násobnou degeneraci. Uvažujeme-li o takto vzbuzeném stringu s vektorem energie-hybnosti v čistě časovém směru, zdá se nemožné z těchto stavů vytvořit multiplet grupy SO(d-1) rotací fixujících tento směr. (U ještě vyšších hladin, kde je degenerace vyšší, se to nemožné nezdá.) Máme však jednu záchranu: vektor nepůjde namířit do čistě časového směru a tedy argument neobstojí, bude-li tato hladina bezmasá. A opravdu, pro d=26 vyjde
(Argumentace byla trošku zjednodušená, protože první hladina nad základní by nešla namířit časovým směrem, ani kdyby byla tachyonová. Ale intuice radí, že podmínky pro splnění požadovaných komutátorů grupy Poincaré vedou k rovnici (s jedním řešením d=26) a nikoli k nerovnici.)
Východisko z tachyonové zhouby
spočívá v tom, že kromě obyčejných rozměrů
až
a
v daném čase
(počítáme v kalibraci na světelném kuželi
(light-cone gauge), čili náš ``čas''
) přidáme antikomutující
proměnné
, kde
,
čímž se zbavíme fluktuací v základní hladině, která se
stane bezmasou (jako je třeba foton). Kritický rozměr se změní ze
šestadvaceti na deset a struna se stane superstringem.
Podobné triky jako ty, které jsme využili pro výpočet
,
se však hojně využívají také v kvantové elektrodynamice,
teorii silných nebo slabých interakcí a ve standardním modelu.
Přinášejí předpovědi, jež jsou v perfektním souladu s experimentem.
Užívána je například rozměrová renormalizace, v níž předpokládáme,
že časoprostor má obecnou dimensi d, zjistíme, že pro určitá d
vycházejí konečné výsledky, a ty analyticky prodloužíme na
nám zajímavé d=4.