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

Струнные войны: Излагая аргументы

Все время своего существования теория струн боролась с критикой.

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.

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

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.

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

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

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

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

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

• 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.

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

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

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

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

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

• Теория струн не описывает нашу вселенную, но во многом противоречит известным фактам физической реальности, требуя сложные гипотетические конструкции, которые никогда не были успешно продемонстрированы.

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.

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.

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.

Тридцать лет и итоги: Суть дебатов с точки зрения скептика

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

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.

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

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

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

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

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.

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

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

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

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

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

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

Другими словами, теория струн была представлена как последовательная.

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.

Усиление работ над теорией струн дали отличные результаты.

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.

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

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

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.

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

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

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

(Положительная космологическая константа обычно упоминается как темная энергия.)

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.

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.

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.

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

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

Рост критики

После того, как доказательства темной энергии были обнаружены в 1998 году, и работа 2003 года увеличила число известных решений, казалось, что возник определенный рост критических замечаний.

Попытки заставить теорию соответствовать физической действительности в глазах некоторых становились более напряженными, и недовольство, которое всегда существовало под поверхностью, начало просачиваться из кабинетов на физические конференции и на первые полосы главных научных журналов.

В то время как новые инновационные варианты - такие как модели Рэндалл-Сундрума и включение положительной космологической постоянной - были по праву признаны блестящими, некоторые полагают, что физикам пришлось придумать надуманные объяснения для сохранения теории жизнеспособной.

Рост критики стал абсолютно очевидным для широкой публики в 2006 году с публикацией двух книг критикующих - или напрямую атакующих - теорию струн.

Это были книги Ли Смолина "Неприятности с физикой: взлет теории струн, упадок науки и что за этим следует" и Питера Войта «Даже не ошибка: Неудача Теории струн и Поиск Единства в Физическом Законе».

Эти книги, наряду с пылом СМИ, который сопровождает любое потенциальное столкновение идей, поставил теорию струн в оппозицию к общественному мнению даже, при том что многие струнные теоретики (если не большинство) оценивают попытки Смолина и Войта дискредитировать теорию струн как неудачные попытки дискредитировать ее для их собственного возвеличивания.

Правда, скорее всего, где-то посередине.

Критические замечания не намного более обоснованны, чем это дает им теория струн, но не совсем столь же разрушительны, как описаны Войтом, по крайней мере, чтобы как обычно поверили читатели.

(Смолин немного более благосклонно относятся к теории струн, подзаголовок его книги.) Ни один из критиков не предлагает отбросить теорию струн полностью; они просто хотели бы чтобы больше ученых занялись исследованиями в иных направлениях, например, описанных в Главах 18 и 19.

Внимание! Этот перевод, возможно, ещё не готов.
Его статус: перевод редактируется

Переведено на Нотабеноиде
http://notabenoid.org/book/38781/145447

Переводчики: Irina73