Порвались струны моей гитары

[egovoru]

Меня давно занимало, а как вообще физики додумались до каких-то струн? Ответ есть в книжке Ли Смолина: первым толчком послужил вопрос, а что, если силовые линии полей (те самые, вдоль которых выстраиваются железные опилки, насыпанные вокруг магнита) – не просто удобный способ их визуализации, а фундаментальные физические объекты?

Эта книжка – внятный даже для неподготовленного читателя рассказ о достижениях фундаментальной физики после Эйнштейна и Гейзенберга. Похоже, главная проблема струнной теории (-ий) вовсе не в том, что для ее экспериментальной проверки требуются пока недоступные нам энергии, как я думала раньше. Гораздо хуже, что она может объяснить любые результаты эксперимента – стоит немного подкрутить гайки подогнать ее параметры. Иными словами, у теории (гипотезы!) струн тот же принципиальный недостаток, что и у гипотезы Бога – она нефальсифицируема. Такова же, насколько я понимаю, и гипотеза мультиверса, то есть, существования принципиально недоступных для нас множественных вселенных.

Смолин считает, что нефальсифицируемость струнных теорий – следствие того, что большинство из них исходит из наличия фиксированного пространства и времени, как у Ньютона. Он называет такие теории «зависимыми от фона» (background-dependent). А вот общая теория относительности (ОТО) с ее динамическим, деформируемым движущимися телами пространством – пример «независимой от фона теории» (background-independent); к ней Смолин относится с великим почтением. Можно ли построить независимую от фона струнную теорию, пока непонятно.

Усовершенствование струнных теорий, пишет далее Смолин, направлено, в частности, на истребление сингулярностей, то есть, ситуаций, когда физические величины принимают бесконечные значения. Но ведь сингулярности возникают и в ОТО (внутри предсказанных ею черных дыр) – почему же это никого не беспокоит?

Визуализация дополнительных измерений пространства-времени
в теории струн, выполненная Jeff Bryant

Спасибо уважаемому mashilial за информацию о книжке.

Comments

[greygreengo.livejournal.com]

[egovoru.livejournal.com]

О, спасибо - непременно воспользуюсь строчками из этой песни, когда буду в следующий раз писать о теории суперструн :)

[nikaan.livejournal.com]

а про квантовую гравитацию он там пишет?

[egovoru.livejournal.com]

Вы имеете в виду, loop quantum gravity? Да, о ней от тоже рассказывает (хотя и не слишком подробно) и, более того, он считает, что этот подход более перспективен в смысле создания единой теории, объясняющей все виды физических взаимодействий, чем теории суперструн. Но его главный тезис - что мы не должны складывать все яйца в одну корзину, а должны двигаться одновременно по многим направлениям, потому что не ясно, какое из них окажется успешным.

[sergepolar.livejournal.com]

Всегда интересно такое читать. :)

Откроем, например, Википедию.
Thus string theory is a theory of quantum gravity.

[marigranula.livejournal.com]

"Похоже, главная проблема струнной теории (-ий) вовсе не в том, что для ее экспериментальной проверки требуются пока недоступные нам энергии, как я думала раньше. Гораздо хуже, что она может объяснить любые результаты эксперимента – стоит немного подкрутить гайки подогнать ее параметры."
Это не совсем так... теории струн должны давать вполне конкретные предсказания, которые отличат струны от одномерных частиц, при энергиях порядка Планковских. Но они на ближайшие сто лет вряд ли достижимы... А вот существующую физику суперструны могут предсказать любую :)

"Такова же, насколько я понимаю, и гипотеза мультиверса, то есть, существования принципиально недоступных для нас множественных вселенных. "
Ситуация с мультиверой немножко другая. Это интерпретация квантовой механики. Экспериментально она конечно не фальсифицируема. Но если , например, она позволила бы более "экономично" чем другие интерпретации предсказать известные факты, она чисто по бритве Оккама оказалась бы полезной. А вот теория суперструн ничего "экономичнее" чем существующие теории пока предсказать не смогла.

[egovoru.livejournal.com]

"они на ближайшие сто лет вряд ли достижимы"

Да, он упоминает это, но, по его мнению, проблемы струнных теорий не ограничиваются только этим:

"Let’s begin by recapping exactly what we know about string theory. There is, first of all, no complete formulation of it. There is no accepted proposal for what the basic principles of string theory are, or for what the main equations of the theory should be. Nor is there proof that such a complete formulation exists. What we know of string theory consists mostly of approximate results and conjectures."

Далее он рассказывает про одну конкретную гипотезу (conjecture), на которую все струнные теоретики ссылаются в своих работах как на доказанную. Но, когда ему потребовалась конкретная ссылка на это доказательство для своего обзора, он обнаружил, что его не существует: в одной работе было показано, что эта гипотеза справедлива для одного частного случая, и все! А народ просто принимает желаемое за действительное :)

"она позволила бы более "экономично" чем другие интерпретации предсказать известные факты"

Согласие теории с ранее известными фактами - это не предсказание, а объяснение :)

Тем не менее, Смолин далек от вывода, что струнные теории пора сбросить с корабля современности. Он просто предлагает двигаться несколькими параллельными путями, потому что пока неизвестно, какой именно приведет к цели.

[sergepolar.livejournal.com]

Мультиверсы бывают разные
http://xray.sai.msu.ru/~polar/sci_rev/211.html#arxiv/0905.1283

Бывают, если угодно, квантовомеханические (Эверетт), а бывают космологические (несколько вариантов).

[yoginka.livejournal.com]

//Ситуация с мультиверой немножко другая. Это интерпретация квантовой механики. //
- Это лишь одна из разновидностей мультиверса. Их несколько. Например, Макс Тегмарк в своей книге "Математическая Вселенная" описывает популярно несколько совершенно других видов, не связанных с интерпретацией КМ.

[sergepolar.livejournal.com]

Ли Смолин в данном случае не лучший источник знания.
Ну, если конечно, вы не считаете патриарха лучшим источником по ЛГБТ-культуре. :)

О ранних работах Венециано можно хоть в Википедии (на английском) почитать.
Ну а по-хорошему https://arxiv.org/abs/0708.3940
(разумеется, в обзорах я о ней писал в свое время :))

[egovoru.livejournal.com]

Спасибо за ссылку, но уже из абстракта видно, что это, увы, недоступный для меня технический уровень :(

Ли Смолина же как автора я ценю за то, что он очень внятно излагает существо дела для читателя-нефизика. Это уже вторая его книжка, которую я прочла, хотя хронологически и более ранняя, чем "Time reborn", с которой я тоже ознакомилась (https://egovoru.livejournal.com/60818.html).

Я была бы очень признательна Вам за более подробное пояснение, в чем же именно он тут ошибается?

Более того, я приготовила еще два поста по этой книжке (будут размещены вслед за этим), так что, пожалуйста, оставайтесь на нашей волне - Ваша помощь будет весьма кстати!

[eldhenn]

О, струнные защитники подтянулись.

[a-gorb.livejournal.com]

”Но ведь сингулярности возникают и в ОТО (внутри предсказанных ею черных дыр) – почему же это никого не беспокоит?”

Беспокоит. Сингулярности возникают и в теории электромагнетизма Максвелла, если в ней использовать точечные заряды. Но любые задачники полны задач с точечными зарядами, которые в том числе и попадают на экзамены. Если говорить строго логично, то любая такая задача не имеет решения в виду возникновения бесконечностей:)

В квантах ситуация с бесконечностями несколько иная. Они возникают во многих решениях как расходящиеся интегралы. А вот способ устранения этих бесконечностей (перенормировка) выглядит несколько искусственным.

Проблема объединения теории гравитации и квантов пока никак не поддается «хорошему» теоретическому решению. Но надо обратить внимание, что экспериментальное исследование этого вопроса не стоит на месте. Какие бы не были решения, они скорее всего должны приводить к отклонениям от предсказаний ОТО. Поэтому эксперименты по проверке ОТО проводятся с все более возрастающей точностью. Если будут найдены отклонения, то это послужит опорой теоретикам. Пока у теоретиков как раз трудность в том, что им толком не на что опираться. Т.е. логическую проблему они видят, а вот экспериментальных данных у них нет. (Напомню такую историю. Когда была создана ЭД Максвелла, то обнаружили, что она противоречит принципу относительности, это была логическая проблема. Получалось, что с помощью экспериментов в принципе можно было бы определить движение Земли в эфире. Такие эксперименты были сделаны, и не только со светом, как в эксперименте Майкельсона. Новой теории было на что опираться.) С другой стороны, не прекращаются и эксперименты по проверке квантовой механики, включая и набившую оскомину квантовую запутанность. Т.к. в принципе не исключен и вариант, что нечто не так в квантовой теории.

[egovoru.livejournal.com]

"экспериментальное исследование этого вопроса не стоит на месте"

Да, и Смолин-то, собственно, именно и призывает струнных теоретиков (и вообще теоретиков!) не отрываться от эксперимента: это одна из главных мыслей в его книжке, и он рассказывает о целом ряде продолжающихся экспериментов, от которых ожидаются фундаментальные результаты.

Что же касается квантовой механики, то ее трудности в этой книжке Смолин не разбирает, но мимоходом упоминает, что она-то уж точно не кажется ему окончательной теорией. А нравится ему мысль о том, что пространство является не фундаментальным свойством мира, а возникающим - как температура из движения молекул, но, опять же, в этой книжке он только кратко упоминает теории, движущиеся в этом направлении.

А вот ОТО для него - похоже, святой Грааль: в ее справедливости он, кажется, не в силах усомниться (он очень гордится, что изучал ОТО по первоисточнику, т.е., трудам самого Эйнштейна, что большинство физиков, надо полагать, уже не делает). Смолин говорит только об экспериментах по проверке СТО - и о них будет мой следующий пост, так что оставайтесь на нашей волне! А какие же новые эксперименты проводят по проверке ОТО?

[steblya-kam.livejournal.com]

Каждый раз, когда я слышу, что гуманитарные науки - не науки, потому что в них-де ничего невозможно доказать, я вспоминаю про теорию струн и злорадно хихикаю :-)
В юности я несколько лет пёрлась от струнной теории, но, поскольку потом мне стало очевидно, что дело с ней зависло, перестала следить за темой. Однако для фантастического романа пригодилось :-)

[sergepolar.livejournal.com]

довольно странное представление о математике, как о науке, в которой ничего нельзя доказать .....
Для scifi-романистов, конечно, простительно :)

[sergepolar.livejournal.com]

Если интересно - вот старое интервью с Гроссом, которые мы брали с Сашей Сергеевым

https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/430285/Devid_Gross_Derzhu_pari_chto_supersimmetriya_budet_otkryta

[egovoru.livejournal.com]

Спасибо, прочла с интересом. По поводу природы математических объектов, мне кажется, у него обнаруживается некоторая подмена понятий (что и не удивительно, поскольку вопрос уж больно сложный). С одной стороны, он призывает к тому, чтобы считать их реальностью, которую открывают, а не изобретают. С другой, он говорит, что математика - это язык (с чем, конечно, трудно спорить). Но ведь язык - это нечто, заведомо созданное нами: не было бы людей, не было бы и языка. Следовательно, язык мы уж точно не открываем, а изобретаем :)

[yoginka.livejournal.com]

//Но ведь сингулярности возникают и в ОТО (внутри предсказанных ею черных дыр) – почему же это никого не беспокоит?//
- Это их беспокоит и это им не нравится (так как мешает вычислять). И нет уверенности, существуют ли сингулярности "на самом деле" или это всего лишь несовершенство теории. Даже есть попытки как-то обойтись без них. Сейчас так сразу не могу вспомнить ссылки, но читала не раз. Если интересно, поищу дла вас.

[egovoru.livejournal.com]

"Если интересно, поищу дла вас"

Да, спасибо, это было бы интересно. Со стороны бросается в глаза, что, если несуразности квантовой механики с самого момента ее изобретения стали объектом резкой критики ("Бог не играет в кости" и т.д.), то несуразности ОТО в виде сингулярностей почему-то обсуждаются гораздо меньше. Или мне только так кажется?

А чем, собственно, отличается

[mynameisanonym.livejournal.com]

теория струн от теории эфира? На мой дилетантский взгляд эконома, с багрундом физматшколы и питерского военмеха, разниц особых нет. Просто придумали новый concept & uppgrade для старой лошади. Или всё жe нет?

Re: А чем, собственно, отличается

[egovoru.livejournal.com]

Если я правильно понимаю, разница вот в чем. Теория эфира была обычной научной гипотезой, которую удалось очень быстро опровергнуть, придумав эксперимент, который давал однозначный ответ. Что же касается теории струн, то это вообще не единая теория, а, как теперь говорят, "ландшафт теорий", описывающих колоссальное множество возможных миров. Среди этого ландшафта можно подобрать версию, удовлетворительно описывающую любой экспериментальный результат :)

Re: А чем, собственно, отличается

[sergepolar.livejournal.com]

не очень понятно, что вы имеете ввиду.
Если суть теорий, то конечно же они про разное. Тут мало общего.

Если про некоторые аналогии. То, конечно, на момент своего выдвижения модель эфира была вполне разумной и интересной. И ей занимались ведущие физики. Затем было показано, что предсказания теории противоречат экспериментам, и она была отброшена. Нормальная ситуация. ТАк физика и развивается. Существует много конкурирующих подходов, один (или менее) из которых оказывается верным. Сейчас существует много конкурирующих подходов к расширению Стандартной модели, решению проблем квантования гравитации, построения расширенных теорий гравитации и тд. и тп. В каждой области только одна окажется верной (или ни одной - т.е. понадобятся новые идеи).
Нормальный процесс развития науки.

[steblya-kam.livejournal.com]

Сорри, у меня внезапно сдох Интернет, когда я пыталась ответить на Ваш комментарий про музыку сфер. Восстанавливаю по памяти:
1) Нет, материал, который я Вам пыталась сбросить, о другом. По Вашей ссылке был просто общий обзор теории музыки сфер.
2) На какие-либо частные вопросы (про греческую октаву и пр.) я ответить не могу, по причине своего полного музыкального идиотизма. Музыка была единственным предметом, по которому я в школе списывала на контрольных.
3) А что Вы имеете против установки Мозиллы? Один из самых удобных и безопасных браузеров. Я вообще держу у себя 4-5 браузеров на все случаи жизни. А Майкрософт Эдж мечтаю убить насовсем, но он неубиваемый. Он, мерзавец, пользуется веб-камерой и микрофоном без нашего разрешения, сливая данные спаммерам.

[egovoru.livejournal.com]

Эдж был предустановлен на моем новом компьютере, и я поначалу его немного попробовала, но он мне не понравился, и потому я вернулась к Хрому, которым пользовалась раньше. Была бы моя воля, я Эдж бы и вовсе истребила, но, как Вы верно заметили, легко это сделать не удается.

Мысль устанавливать несколько разных браузеров меня не греет потому, что у меня относительно небольшой диск, который и так слишком быстро забивается всяким хламом. Может быть, Вы не сочтете за труд скачать ту статью (если это можно бесплатно) и прислать ее мне по эл. почте (а адрес я сообщу Вам в личку)?