String Theory for Dummies / Теория струн для «чайников»: Does String Theory Describe Our Universe?

Описывает ли Теория струн нашу вселенную?

Irina73 10.07.15 в 07:59

Сегодня встал прямой вопрос о науке, связанной с теорией струн: описывает ли она нашу вселенную?

Irina73 10.07.15 в 08:00

Короткий ответ, что нет, это не так.

Irina73 10.07.15 в 08:01

Она может быть написана таким образом, чтобы описать некоторые идеализированные миры, которые имеют сходство с нашим миром, но она еще не может описать наш мир.

Irina73 10.07.15 в 08:02

К сожалению, вам придется много узнать о теории строки, чтобы осознать это.

Irina73 10.07.15 в 08:04

Струнные теоретики редко бывают честными, рассказывая о том, как далеки их теории от описания нашей реальности (когда речь идет о широкой аудитории, по крайней мере).

Irina73 10.07.15 в 08:10

Это, как правило, оговорки, вплетенные в деталях их выступлений или добавленные в завершение.

Irina73 10.07.15 в 08:12

На самом деле, вы могли бы прочесть много книг по теории струн и ни на одной странице вам нигде не будет прямо сказано, что она не описывает нашу Вселенную.

Irina73 10.07.15 в 08:18

Желаю не выбрать ни одной из этих книг.

Irina73 10.07.15 в 08:19

Понять смысл дополнительных измерений

Irina73 10.07.15 в 08:18

У мира, описанного теорией струн, есть еще по крайней мере 6 пространственных измерений, к тем 3, которые мы знаем и в общей сложности 9 пространственных измерений.

Irina73 13.07.15 в 11:35

В М-теории, существует, по крайней мере 10 пространственных измерений а в двувременной М-теории, существует 11 пространственных измерений (с 2 временными измерениями).

Irina73 13.07.15 в 11:39

Проблема в том, что физики не знают, где эти дополнительные измерения.

Irina73 13.07.15 в 11:39

Фактически, главная причина для уверенности в том, что они существуют, состоит в том, что уравнения теории струн требуют их.

Irina73 13.07.15 в 11:40

Эти дополнительные измерения были компактифицированы (в некоторых моделях) таким образом, что их геометрия порождает некоторые особенности нашей вселенной.

Irina73 13.07.15 в 11:43

Существуют два основных способа борьбы с дополнительными измерениями:

Irina73 13.07.15 в 11:44

• Дополнительные измерения компактифицированы, вероятно в около планковском масштабе (хотя некоторые модели позволяют им быть больше).

Irina73 15.07.15 в 15:00

• наша Вселенная “застряла” на трехпространственной бране (сценарии мира на бране).

Irina73 15.07.15 в 15:02

Существует иная альтернатива: дополнительные измерения не могут существовать.

Irina73 15.07.15 в 14:58

(Это было бы подходом соответствующим бритве Оккамы.) Различные физики разработали подходы к теории струн без дополнительных измерений, как это обсуждалось в Главе 13. Так отказ от идеи дополнительных измерений даже не требует отказа от теории струн!

Irina73 20.07.15 в 07:22

Пространство-время должно быть жидким

Irina73 20.07.15 в 07:22

Одной из отличительных особенностей современной физики является общая теория относительности.

Irina73 20.07.15 в 07:23

Столкновение между общей теории относительности и квантовой физикой является частью мотивации для поиска в теории струн, но некоторые критики полагают, что теория струн разработана таким образом, что она добросовестно не поддерживает принципы общей теории относительности.

Irina73 20.07.15 в 07:27

Какие принципы Общей теории относительности не сохраняются в теории струн?

Irina73 20.07.15 в 07:28

В частности, идея, что пространство-время-это динамическая сущность, которая реагирует на присутствие материи вокруг нее.

Irina73 20.07.15 в 07:30

Иными словами, пространство-время является гибким.

Irina73 20.07.15 в 07:30

В терминологии физики Общая теория относительности - независимая от фона теория, потому что фон (пространство-время) включен в теорию.

Irina73 20.07.15 в 07:33

В фоно-зависимой теории теоретические объекты как бы “подключены” к пространственно-временной структуре

Irina73 20.07.15 в 07:36

Прямо сейчас, теория струн это фоно-зависимая структура.

Irina73 20.07.15 в 07:39

Пространство-время является жестким, а не гибким.

Irina73 20.07.15 в 07:39

Если задана определенная конфигурация пространства-времени, можно обсудить, как данная версия теории струн поведет себя в этой системе.

Irina73 20.07.15 в 07:41

Вопрос состоит в том, может ли теория струн, которая сейчас может быть сформулирована лишь в фиксированных пространственно-временных средах, вместить принципиально динамические рамки пространства-времени.

Irina73 20.07.15 в 07:46

Как можно превратить жесткое пространство-время теории струн в гибкое пространство-время Общей теории относительности?

Irina73 20.07.15 в 07:49

Пессимист отвечает: “не возможно” и работает над петлевой квантовой гравитацией (см. главу 18).

Irina73 20.07.15 в 07:50

Оптимист, однако, полагает, что теория струн не безнадежна.

Irina73 20.07.15 в 07:51

Даже с жестким фоном пространства-времени, можно получить общую теорию относительности как отдельный случай теории струн.

Irina73 20.07.15 в 07:53

Это не вполне столь же хорошо как получение гибкого пространства-времени, но это означает, что теория струн, конечно, не исключает Общую теорию относительности.

Irina73 20.07.15 в 07:55

Вместо того, чтобы получить полную высококачественную версию пространства-времени, тем не менее, вас оставляют с чем-то большим чем мультипликация, которая рассматривает каждое изображение, как статическое, но, в целом, дает впечатление плавного движения.

Irina73 20.07.15 в 08:00

Теория струн не завершена и это дает надежду, что могут быть разработаны физические и математические принципы, которые позволят выразить полностью динамический фон в теории струн.

Irina73 20.07.15 в 08:08

Струнные теоретики вынуждены говорить о теории в жестком пространстве-времени (зависимом фоне) только потому, что они еще не нашли математический язык, который позволит им говорить об этом в гибком пространстве-времени (фоне независимом).

Irina73 20.07.15 в 08:16

Некоторые полагают, что Малдасеновское AdS/CFT соответсвие может обеспечить средство слияния этого независимого от фона языка.

Irina73 20.07.15 в 08:27

Также возможно, что принципы, которые позволяют этот новый язык придут с неожиданной стороны, например из работы, описанной в главах 18 и 19.

Irina73 20.07.15 в 08:28

Или, конечно, такие принципы могут вообще не существовать и поэтому склонность скептиков критиковать теорию струн может быть оправдана.

Irina73 20.07.15 в 08:31

Насколько конечна теория струн?

Irina73 20.07.15 в 08:32

Критическое замечание, которое возникло во многом после Смолинской «Неприятности с физикой» состоит в том, что теория струн не обязательно конечная теория.

Irina73 20.07.15 в 08:39

Следует помнить, что это одна из ключевых особенностей в поддержку теории струн: Она удаляет бесконечности, которые возникают, когда вы пытаетесь применить квантовую физику непосредственно к существующим проблемам.

Irina73 20.07.15 в 08:42

Описываемое Смолиным, эта вера в ограниченность теории струн в основном основана на доказательстве 1992 года, выполненном Стэнли Мандельштамом, которой Мандельштам лишь доказал, что первый член теории струн (помним, что теория струн - уравнение, составленное из бесконечного ряда математических терминов) был конечен.

Irina73 20.07.15 в 09:06

С тех пор это было доказано и для второго члена.

Irina73 20.07.15 в 09:07

Тем не менее, даже если каждый отдельный член конечен, теория струн в настоящее время записывается в виде (как квантовая теория поля), который имеет бесконечное число слагаемых.

Irina73 20.07.15 в 09:10

Даже если каждый термин конечен, возможно, что сумма всех условий приведет к бесконечному результату.

Irina73 10.07.15 в 08:08