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

Описывает ли Теория струн нашу вселенную?

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

Короткий ответ, что нет, это не так.

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.

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

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).

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

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.

Желаю не выбрать ни одной из этих книг.

Понять смысл дополнительных измерений

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.

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

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

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

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

Существуют два основных способа борьбы с дополнительными измерениями:

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

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

Существует иная альтернатива: дополнительные измерения не могут существовать.

(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!

Пространство-время должно быть жидким

Одной из отличительных особенностей современной физики является общая теория относительности.

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.

Какие принципы общей теории относительности не выдерживаются в теории струн?

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

Иными словами, пространство-время является гибким.

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

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

Прямо сейчас, теория струн это фоно-зависимая структура.

Пространство-время является жестким, а не гибким.

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

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.

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

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

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

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

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

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.

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.

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).

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

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

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

Насколько конечна теория струн?

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

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.

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.

С тех пор это было доказано и для второго члена.

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.

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

Поскольку бесконечности никогда не наблюдали в нашей вселенной, это означало бы, что теория струн не описывает нашу вселенную.

То что ограниченность теории струн не была доказана, не является недостатком теории струн.

То, что большинство струнных теоретиков полагали, что это было доказано окончательно не является недоработкой и не обязательно, сам по себе, изъян в теории струн , однако изъян в способе, которым эти ученые практикуют свою науку.

Серьезной проблемой этого критического замечания является интеллектуальная честность и точность.

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

Переведено на Нотабеноиде
http://notabenoid.org/book/38781/145451

Переводчики: Irina73