String Theory for Dummies / Теория струн для «чайников»: The String Wars: Outlining the Arguments

Струнные войны: Излагая аргументы

Irina73 14.05.15 в 13:39

Все время своего существования теория струн боролась с критикой.

Irina73 14.05.15 в 13:43

Некоторые из критиков теории струн являются одними из наиболее уважаемых членов физического сообщества, в том числе нобелевские лауреаты такие как Шелдон Глэшоу и покойный Ричард Фейнман, оба из которых были критично настроены еще в начале революции суперструн в середине 1980-х годов.

Irina73 14.05.15 в 13:47

Тем не менее, популярность теория струн неуклонно растет на протяжении десятилетий.

Irina73 14.05.15 в 13:48

В последнее время возрастающее количество критических замечаний теории струн хлынула в популярные средства массовой информации, занимая первые полосы научных журналов и даже больших статей в более массовых изданиях.

Irina73 14.05.15 в 13:52

Дебаты бушуют в эфире, интернете, научных конференциях, в блогосфере и везде, где дебаты могут бушевать.

Irina73 14.05.15 в 13:56

Хотя дебаты кажутся страстными, никто из критиков, в действительности, не выступает за полный отказ физиков от теории струн.

Irina73 14.05.15 в 14:04

Вместо этого они склонны рассматривать теорию струн как эффективную теорию (полезное приближение), а не действительно фундаментальную теорию, которая описывает наиболее базовый уровень самой действительности.

Irina73 14.05.15 в 14:26

Они критикуют попытки струнных теоретиков продолжать развитие теории как фундаментальной теории реальности.

Irina73 14.05.15 в 14:27

Вот несколько из наиболее существенных критических замечаний, выдвинутых против теории струн (или теоретиков теории струн):

Irina73 14.05.15 в 14:30

• Теория струн не в состоянии сделать какого-либо полезного предсказания о том, как ведет себя физический мир, поэтому она не может быть фальсифицирована или верифицирована.

Irina73 14.05.15 в 14:32

• Теория струн слишком расплывчата и ей не хватает в основных физических принципов так, что любая идея может быть включена в нее.

Irina73 14.05.15 в 14:35

• Струнные теоретики слишком сильно полагаются на мнения лидеров и авторитетов в собственных рядах, в противоположность поиску экспериментальной проверки.

Irina73 24.05.15 в 08:44

• Струнные теоретики представляют свою работу такими способами, которые ложно демонстрируют, что они добились большего успеха, чем это есть на самом деле.

Irina73 24.05.15 в 08:46

(Это не обязательно обвинение во лжи, но может быть фундаментальным недостатком того, как измеряется успех струнных теоретиков и научного сообщества в целом.)

Irina73 29.05.15 в 11:38

• Теория струн получает больше финансирования и академической поддержки, чем другие теоретические подходы (в значительной степени из-за вышеупомянутого сообщения о прогрессе).

Irina73 29.05.15 в 11:40

• Теория струн не описывает нашу вселенную, но противоречит известным фактам из физической реальности в ряде направлений, требующих разработки гипотетических конструкций, которые никогда не были успешно продемонстрированы.

Irina73 29.05.15 в 11:44

Позади многих из этих критических замечаний предположение, что теория струн, которая разрабатывалась в течение 30 лет, должна быть немного более развита, чем это есть на самом деле.

Irina73 29.05.15 в 11:48

Ни один из критиков не требует отказаться от исследования теории струн; они просто хотят, чтобы альтернативные теории исследовались с большей интенсивностью в силу убежденности в том, что теория струн далека от истины.

Irina73 29.05.15 в 11:51

Чтобы изучить обоснованность этих требований и определить, является ли теория струн на самом деле разгадкой, необходимо очертить рамки дискуссии, глядя на то, где теория струн была и где она сегодня.

Irina73 29.05.15 в 11:55

Тридцать лет и итоги: Суть дебатов с точки зрения скептика

Irina73 29.05.15 в 11:56

Даже сейчас, с повышающейся критикой, не похоже, что исследования в области теории струн снизились.

Irina73 04.06.15 в 12:45

Чтобы понять, почему физики продолжают изучать теорию струн, и почему иные физики уверены, что она не обеспечила того, что было обещано, позвольте мне кратко пересчитать общие тенденции в истории теории струн, сосредоточившись на сей раз на ее недостатках.

Irina73 04.06.15 в 12:53

(Этот материал представлен значительно более подробно в главах 10 и 11.)

Irina73 04.06.15 в 12:53

Теория струн началась в 1968 году в качестве теории (называемой дуальной резонансной моделью) для прогнозирования взаимодействий адронов (протонов и нейтронов), но ничего не вышло.

Irina73 04.06.15 в 12:55

Вместо этой модели, квантовая хромодинамика, которая говорит, что адроны состоят из кварков, удерживаемых вместе с помощью глюонов, оказалось, была правильной моделью.

Irina73 04.06.15 в 12:58

Анализ ранней версии теории струн показала, что они могут рассматриваться как очень крошечные вибрирующие струны.

Irina73 04.06.15 в 12:58

Фактически, у этой теории бозонной струны было несколько недостатков: фермионы не могли существовать и теория содержала 25 пространственных измерений, тахионы и слишком много безмассовых частиц.

Irina73 04.06.15 в 13:07

Эти проблемы были “решены” с добавлением суперсимметрии, которая преобразовала теорию бозонной струны в теорию суперструн.

Irina73 04.06.15 в 13:09

Теория суперструн все еще содержала девять пространственных измерений, тем не менее, большинство физиков все еще полагало, что она не описывала физическую реальность.

Irina73 04.06.15 в 13:12

Эта новая версия теории струн была представлена, чтобы учесть безмассовые частицы, спин-2 частицу, которая может быть гравитоном.

Irina73 04.06.15 в 13:19

Теперь вместо теории адронных взаимодействий, теория струн была теорией квантовой гравитации.

Irina73 04.06.15 в 13:21

Но большинство физиков исследовали другие теории квантовой гравитации, и теория струн томилась в течение 1970-х годов.

Irina73 04.06.15 в 13:22

Первая революция суперструн имела место в середине 1980-х, когда физики показали способы построить теорию струн, которая заставила уйти все аномалии.

Irina73 04.06.15 в 13:23

Другими словами, теория струн была представлена как последовательная.

Irina73 24.05.15 в 08:39

Кроме того, физики нашли способы компактифицировать дополнительные шесть пространственных измерений свернув их в сложные формы, которые были настолько малы, что они никогда не будут наблюдаться.

Irina73 04.06.15 в 13:32

Усиление работ над теорией струн дали отличные результаты.

Irina73 04.06.15 в 13:33

На самом деле, результаты были слишком хороши, поскольку физики обнаружили пять различных вариантов теории струн, каждый из которых предсказал различные явления во Вселенной и ни один из которых точно не совпал с нашими.

Irina73 10.06.15 в 15:10

В 1995 году Эдвард Виттен предположил, что пять вариантов теории струн были различными низкоэнергетическими приближениями единой теории, называемой M-теорией.

Irina73 10.06.15 в 15:14

Эта новая теория, содержала десять пространственных измерений и странные объекты, называемые бранами, у которых было больше измерений, чем струн.

Irina73 10.06.15 в 15:15

Главный успех теории струн был в том, что она использовалась, чтобы построить описание для черных дыр, которые правильно вычислили энтропию, согласно предсказаниям Хокинга-Бекенштейна для термодинамики черной дыры.

Irina73 11.06.15 в 08:52

Данное описание применяется только к конкретным видам упрощенных черных дыр, хотя имеются некоторые указания, что работа может распространяться на более общие черные дыры.

Irina73 11.06.15 в 08:54

Проблема для теории струн возникла в 1998 году, когда астрофизики показали, что Вселенная расширяется.

Irina73 11.06.15 в 08:55

Другими словами, космологическая постоянная Вселенной является положительной, но все работы по теории струн предполагали отрицательную космологическую константу.

Irina73 11.06.15 в 08:56

(Положительная космологическая константа обычно упоминается как темная энергия.)

Irina73 11.06.15 в 08:57

В 2003 году, был найден метод для построения теории струн во вселенной, в которой была темная энергия, но с ним существовала основная проблема: было возможно огромное количество различных теорий струн.

Irina73 11.06.15 в 09:01

По некоторым оценкам существовало 10 в 500 степени различных способов формулировки теории, число которых является столь нелепо большим, что ее можно рассматривать, как будто это была в основном бесконечность.

Irina73 11.06.15 в 09:05

В ответ на эти выводы, физик Леонард Сасскинд предложил применение антропного принципа в качестве средства объяснения, почему наша Вселенная имеет свои свойства, учитывая невероятно большое количество возможных конфигураций, которые Сасскинд называется ландшафт.

Irina73 11.06.15 в 09:06

В очень общих чертах это подводит нас к текущему положению с теорией струн.

Irina73 11.06.15 в 09:08

Вы, вероятно, может увидеть некоторые щели в обороне теории струн, где критические замечания, кажется, резонируют особенно сильно.

Irina73 11.06.15 в 09:10