Готовый перевод String Theory for Dummies / Теория струн для «чайников»: Is String Theory Scientific?

Является ли теория струн научной?

Первые два критических замечания сводятся к тому, является ли теория струн успешной как научная теория.

Не просто идея но даже не все, что выражается в математических терминах, научно.

В прошлом, чтобы быть научной, теория должна была описать что-то, что происходит в нашей собственной вселенной.

Переход гораздо дальше от этой границы переходит в область предположений.

Критика теории струн как ненаучной, как правило, попадает в две категории (внешне противоречивые).

• Теория струн ничего не объясняет.

• Теория струн объясняет слишком много.

Аргумент № 1: Теория струн ничего не объясняет

Первая нападка на теорию струн состоит в том, что приблизительно после 30 лет исследования она все еще не делает ясных предсказаний.

(Физики сказали бы, у нее нет предсказательной силы.) Теория не делает уникального предсказания, которое, если оно правдиво, поддерживает теорию и, если ложно, опровергает теорию.

Согласно философу сэру Карлу Попперу, свойство “фальсифицируемости” является определяющим признаком науки.

Если теория не фальсифицируемая — если не существует способа сделать предсказание, которое приведет к ложному результату — тогда, теория не научная.

Если вы подписываетесь под взглядами Поппера (а многие ученые не согласны с ним), то теория струн, конечно, не научная - по крайней мере, пока.

Вопрос состоит в том, принципиально ли теория струн не в состоянии сделать четкое, фальсифицируемое предсказание или не сделала это просто потому что сделает это в определенный момент в будущем.

Вполне возможно, что струнные теоретики сделают в какой-то момент отличный прогноз.

Часть критики, тем не менее состоит в том, что струнные теоретики в действительности не обеспокоены созданием предсказания.

Некоторые струнные теоретики, кажется, даже не считают отсутствие в настоящее время проверяемого предсказания ее недостатком, пока теория струн согласуется с известными доказательствами.

Это то, что мотивирует основных критиков теории струн, от Фейнмана в 1980-х годах до Смолина и Войта сегодня, жаловаться, что теория струн не имеет контакта с экспериментом и принципиально деформирует то, что это означает исследовать что-то с научной точки зрения.

Аргумент № 2: Теория струн объясняет слишком много.

Второе нападение основано на той же самой проблеме, что теория струн не делает уникального предсказания, но акцент на сей раз находится на слово “уникальное”.

Существует так много вариантов теории струн, что, даже если бы она могла быть сформулирована таким образом, что будет в состоянии сделать прогноз, то кажется, будто каждая версия теории струн давала бы несколько иной прогноз.

Это, в некотором смысле, даже хуже, чем создание предсказания вообще.

При отсутствии прогноза, вы можете привести аргумент, что должно быть проделано больше работы и уточнений, требуется разработка новых математических инструментов и так далее.

С почти бесконечным количество прогнозов вы застреваете с теорией, что совершенно бесполезно.

Опять же, она не имеет предсказательной силы, по той простой причине, что вы никогда не можете разобраться в самом объеме результатов.

Часть этого аргумента соотносится с принципом бритвы Оккамы.

Согласно этому принципу, в природе есть экономика, что означает, что природа (как описано наукой) не включает вещи, которые не являются необходимыми.

Теория струн включает дополнительные измерения, новые типы частиц, и возможно целые дополнительные вселенные, которые никогда не наблюдались (и возможно никогда не могут наблюдаться).

Новые правила игры: антропный принцип в современном прочтении

Решение для такого количества предсказаний, как предложено физиком Леонардом Сасскиндом, состоит в том, чтобы применить человеческий принцип, чтобы сосредоточиться на областях ландшафта теории струн, которые позволяют жизни существовать.

Согласно Сасскинду, Земля однозначно существует во вселенной (или, по крайней мере, в определенной области вселенной), что позволяет жизни существовать, таким образом отбор только теорий, которые позволяют жизни существовать, кажется, разумной стратегией.

Принимая теорию, которая не позволяет существовать жизни и рассматривая ее на равных с теориями, которые позволяют ее существование, когда мы знаем, что жизнь действительно существует, бросает вызов и научному рассуждению и здравому смыслу.

Исходя из этой позиции антропный принцип это способ устранения ошибки выборки при рассмотрении различных возможных теорий струн.

Вместо того, чтобы учитывать только жизнеспособность математической теории, как будто это было единственным критерием, физики могут также выбрать теорию основываясь на факте, что мы живем здесь.

Однако есть несколько рациональных зерен в рамках этого обсуждения, которое не должно быть неупомянутым.

Это не только слова Сасскинда, что мы можем использовать человеческий принцип, чтобы выбирать, какие теории жизнеспособны в нашей вселенной, но он пошел далее указав, что сам факт, что все эти версии теории струн существуют, является хорошей вещью.

Это обеспечивает богатство теории, делая ее более прочной.

(Иные отмечают, что все квантовые теории поля имеют много возможных решений, так почему у теории струн должно быть по-другому.

В этих случаях, обе стороны этого конкретного обсуждения глядят на это неправильно.)

В течение почти двух десятилетий, многие физики пытались найти единую версию теории струн, которая включает основные физические принципы, которые природа диктует Вселенной.

Текущая Стандартная модель имеет 18 фундаментальных частиц, которые должны быть измерены экспериментально и вставлены в теорию.

Одной из целей теории струн был поиск теории, которая на основе чистых физических принципов и математического изящества, даст единственный теорию, описывающую всю реальность.

Вместо этого, струнные теоретики нашли практически бесконечное количество различных теорий (или, точнее, разные решений для теории струн ) и, очевидно, обнаружили, что ни один фундаментальный закон не описывает вселенную, основанную на основных физических принципах.

Выбор правильных параметров для теории в очередной раз оставили для экспериментов.

Но вместо того, чтобы интерпретировать это как неудачу и сказать, что у нас нет выбора, кроме как применить антропный принцип предусматривая ограничения на параметры, доступные нам, Саскинд берет лимоны и превращает их в лимонад, повторно создавая весь контекст успеха.

Успех больше не в поиске единой теории, а знакомство с как можно большей частью ландшафта.

В своей книге Аристотель и у Муравьед едут в Вашингтон: Понимание политической демагогии через философию и шутки, авторы Томас Каткарт и Дэниел Кляйн относятся к такого рода технике как к “заблуждению техасского снайпера”.

Представьте техасского снайпера который вытаскивает свой пистолет и стреляет в стену, а затем подходит и рисует яблочко вокруг места куда попали пули.

В (очень критическом) смысле, это намек сделанный Сасскиндом, изменившим фактическое определение успеха в теории струн.

Он (по мнению некоторых) пересмотрел цели предприятия и сделал это таким образом, что текущая работа точно соответствует новой цели.

Если этот новый подход является допустимым, давая возможность правильно описать природу, это блестяще.

Если не допустим, то плох.

(Для более благоприятного толкования антропного принципа, см. главы 11 и 14.)

Сходность с перемещаемой мишенью можно увидеть в обсуждении распада протона.

Первоначально проводились эксперименты чтобы доказать Теории Великого Объединения (GUTs) ожидая, что эти эксперименты помогут обнаруживать распад нескольких протонов каждый год.

Никаких протонных распадов найдено не было, однако, это заставило теоретиков пересмотреть свои вычисления, чтобы достигнуть более низкого уровня распада.

За небольшим исключением большинство физиков считают, что эти попытки не являются допустимыми, и, что эти подходы опровергли GUTs.

Это изменение как постфактум того, что их поиск не является допустимым подходом в науке — конечно, если распады не обнаружатся на новом уровне, (в этот момент теоретическая модификация становится гениальным озарением).

Все это не подразумевает, что Зюскинд нечестен или манипулирует, представляя антропный принцип как вариант в который верит.

Он очень искренне пришел к этой вере из-за растущего числа математически жизнеспособных решений теории струн, которые оставляют его без выбора (за исключением отказа от теории струн, до чего я скоро подойду).

После того как вы признаете, что теория струн диктует большое количество возможных решений, и вы понимаете, что современные теории вечной инфляции диктуют, что многие из этих решений также могут быть реализованы в какой-то реальности, с точки зрения Сасскинда, существует небольшой выбор, кроме как принять антропный принцип.

И есть все признаки того, что он прошел через какой-то серьезный самоанализ, прежде чем решиться проповедовать антропное послание.

Интерпретация ландшафта теории струн

Больше нет теории струн, ищущую единственную теорию, но она теперь пытается срезать обширные варианты в ландшафте, чтобы найти ту или их часть, которая может быть совместима с нашей вселенной.

Антропный принцип может быть использован в качестве одного из основных критериев отбора, чтобы отличить теории, которые, очевидно, не относятся к нашей вселенной.

Остается вопрос - должны ли струнные теоретики (или вообще физики) быть рады такому положению вещей.

Конечно, некоторые нет.

Дэвид Гросс нет.

Эдвард Виттен, в лучшем случае, кажется низко оценивающим перспективу.

Однако, у Сасскинда и Джо Полчинского, кажется, произошло полное превращение.

Они не только смирились с обстоятельствами, но приняли их, несмотря на то, что несколько лет назад были против любого применения антропного принципа в науке.

Антропный принцип кажется неизбежным, если существует обширная мультивселенная, где множество различных региональных ландшафтов теории струн реализуются в виде параллельных вселенных.

Некоторые вселенные будут существовать там, где разрешена жизнь, и мы - одна из них.

Некоторые струнные теоретики, которые не приняли антропные аргументы, надеются, что математические и физические особенности теории могут исключить значительные части ландшафта.

Струнные теоретики до сих пор спорят о пределах дозволенного теорией и существует ли какой-то способ, чтобы в них разобраться без применения антропного принципа.

Более тщательная работа должны быть проделана, прежде чем мы будем знать это наверняка.

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

Переведено на Нотабеноиде
http://notabenoid.org/book/38781/145449

Переводчики: Irina73