Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Ist die Stringtheorie eine Theorie?
http://www.nature.com/news/scientific-method-defend-the-integrity-of-physics-1.16535
This year, debates in physics circles took a worrying turn. Faced with difficulties in applying fundamental theories to the observed Universe, some researchers called for a change in how theoretical physics is done. They began to argue — explicitly — that if a theory is sufficiently elegant and explanatory, it need not be tested experimentally, breaking with centuries of philosophical tradition of defining scientific knowledge as empirical. We disagree. As the philosopher of science Karl Popper argued: a theory must be falsifiable to be scientific.
Der Streit, was sich Theorie nennen darf, scheint sich zu verschärfen. Nun adressieren ihn die prominenten Physiker Ellis & Silk in der Zeitschrift 'Nature'. Eleganz und Erklärung seien keine hinreichenden Kriterien, man müsse an Popper's Forderung der Falsifizierbarkeit festhalten, so der Tenor.
Damit fallen Stringtheorie und Multiversum durchs Raster. Und vielleicht irgendwann eine Quantengravitation (gut, hier könnte es eine winzige Chance der Testbarkeit geben), mag sie mathematisch noch so überzeugend wirken.
Was könnte man eigentlich dem konservativen Standpunkt von E&S entgegenhalten?
Das ist eine sehr spannende Fragestellung.
2009 hat David Gross, einer der maßgeblichen Forscher auf dem Gebiet der Stringtheorie, einen Vortrag zu Status und offenen Punkten gehalten.
http://strings2009.roma2.infn.it/talks/Gross_Strings09.pdf
http://www.ift.uam.es/strings07/040_scientific07_contents/transparences/gross.pdf
Hier die wesentlichen Punkte:
WHAT IS STRING THEORY?
This is a strange question since we clearly know what string theory is to the extent that we can construct the theory and calculate some of its properties. However our construction of the theory has proceeded in an ad hoc fashion, often producing, for apparently mysterious reasons, structures that appear miraculous. It is evident that we are far from fully understanding the deep symmetries and physical principles that must underlie these theories. It is hoped that the recent efforts to construct covariant second quantized string field theories will shed light on this crucial question.
We still do not understand what string theory is.
We do not have a formulation of the dynamical principle behind ST. All we have is a vast array of dual formulations, most of which are defined by methods for constructing consistent semiclassical (perturbative) expansions about a given background (classical solution).
What is the fundamental formulation of string theory?
WHAT IS MISSING ?
Perhaps “String theory” is like quantum field theory - a framework and not a definitive theory.
Perhaps we are missing a fundamentally new principle of symmetry, of dynamics, of consistency, .... that leads to a unique solution --- not a “vacuum” but a space-time, a cosmology.
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Dann gibt es eine sehr empfehlenswerte Webseite von Urs Schreiber, auf der auch kritische Aussagen zum ggw. Status zu finden sind.
http://ncatlab.org/nlab/show/string+theory+FAQ#HowDoesStringTheoryMakePredictio ns
Hier die wesentlichen Kritikpunkte:
While the string perturbation series is a well-defined expression analogous to the Feynman perturbation series, by itself it lacks a conceptual property of the latter: the Feynman perturbation series is known, in principle, to be the approximation to "something", namely to the corresponding complete hence non-perturbative quantum field theory. The idea is that the string perturbation series is similarly the approximation to something, to something which would then be called non-perturbative string theory, but that something has not been identified.
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Therefore if the qualification “perturbative”/“non-perturbative” is suppressed, then the term “string theory” is quite ambiguous and has frequently led to misunderstanding. Perturbative string theory is a well defined and formally suggestive variant of established perturbation theory in QFT. Non-Perturbative string theory on the other hand is a hypothetical refinement of this perturbative theory of which there are maybe some hints, but which by and large remains mysterious, if it exists at all.
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There are various hints ... that all perturbative superstring theories ... have a joint strong coupling non-perturbative limit whose low energy effective field theory description is 11-dimensional supergravity and which reduces to the various string theories by Kaluza-Klein compactification on an orientifold torus bundle, followed by various string dualities. Since the string itself is thought to arise from a membrane/M2-brane in 11-dimensions after double dimensional reduction this hypothetical theory has been called “M-theory” short for “membrane theory”; e.g. in Hořava-Witten 95:
"As it has been proposed that the eleven-dimensional theory is a supermembrane theory but there are some reasons to doubt that interpretation, we will non-committally call it the M-theory, leaving to the future the relation of M to membranes."
The “reasons to doubt” that interpretation is that the M2-brane certainly does not support a perturbation theory the way that the superstring does. This is part of the reason why the actual nature of “M-theory” remains mysterious.
...
As mentioned before, there is the idea that perturbative string theory is indeed the perturbative approximation to an as-yet unknown non-perturbative string theory. To the extent that this is true, the dependence of the string perturbation series on the choice of “background” should be of the same superficial nature as it is for traditional perturbative QFT. But this remains a conjecture.
(Hervorhebungen von mir)
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Meine Meinung zur Stringtheorie ist ggw. folgende:
Es existiert keine fundamentale und universelle Definition der Stringtheorie, sondern lediglich eine Ansammlung verschiedener Darstellungen, die in bestimmten Bereichen der "Landscape" gültig sind; d.h. letztlich verschiedene Stringtheorien. Damit kennen wir im Rahmen "der Stringtheorie" auch keine fundamentalen und universellen Freiheitsgrade; d.h. es gibt nicht den String. Das gilt auch für die (hypothetische) M-Theorie. Es besteht außerdem die Möglichkeit, dass die Stringtheorie der prinzipiell falsche Ansatzpunkt ist, da sie soetwas wie eine effektive Theorie darstellt, vergleichbar zu chiral-effektiven Theorien der starken WW oder Feldtheorien für Quasiteilchen in Festkörpern. Diese sind prinzipbedingt nicht in der Lage, die zugrundeliegenden fundamentalen Freiheitsgrade zu identifizieren.
Bei "der Stringtheorie" handelt es sich nicht um eine einzige physikalische, falsifizierbare Theorie, sondern um ein Konstruktionsprinzip, ähnlich wie z.B. "die Eichtheorie". Der wesentliche Unterschied und Fortschritt besteht darin, dass dieses Konstruktionsprinzip zum einen die Gravitation umfasst, und dass es zum anderen eine Art Generator für Quantenfeldtheorien darstellt. An die Stelle einzelner Theorien treten hier jedoch Lösungen bzw. Vacua in der String-Landscape. Das ist m.E. die zentrale Behauptung: alle konsistenten Quantenfeldtheorien, die die Gravitation einschließen, sind in der Landscape beheimatet. Der wesentliche offene Punkt besteht darin, dass aufgrund der fehlenden fundamentalen Definition der Stringtheorie (s.o.) auch kein universelles Konstruktionsprinzip sondern bisher lediglich eine Ansammlung von Regeln existiert.
Ich kann und will den beiden Autoren gar nichts entgegenhalten. Ich bin nur der Meinung, dass - solange keine Einigkeit besteht, was denn die Stringtheorie eigentlich ist - wir noch gar nicht in der Situation sind, das Prinzip der Falsifizierbarkeit anzuwenden.
Es gibt tatsächlich universelle Folgerungen aus der Stringtheorie, die zumindest prinzipiell, wenn auch nicht praktisch testbar sind, nämlich das Hochenergieverhalten von Streuamplituden sowie die unendlich vielen Resonanzen; beides leider wohl erst im Bereich der Planckmasse.
Wenn wir die Stringtheorie eher als Konstruktionsprinzip begreifen, dann müssen wir auch andere Kriterien bzgl. ihrer Testbarkeit anwenden. Kann man "die Eichtheorie" testen? Ich denke nein. Dummerweise folgt aber aus der Existenz einer Eichtheorie wie z.B. des Standardmodells nicht die Existenz weiterer Eichtheorien, während man aus der Stringtheorie (wenn überhaupt) das Standamodell nur um den Preis der Existenz der Landscape und somit weiterer Theorien erhält. Inwieweit diese nun real existieren, ist eine weitere ungelöste Frage. Evtl. sind diese weiteren Theorien = Vacua der Landscape tatsächlich echte Lösungen, so wie das Standardmodell neben dem Wasserstoffatom auch Hefeweizen und Schweinebraten sowie das Quark-Gluon-Plasma als Lösung zulässt.
Aus dem oben Gesagten ergibt sich wohl, dass die Stringtheorie zum ggw. Zeitpunkt weder "hinreichend elegant" ist, noch "ausreichende Erklärungen" liefert. Das kann man guten Gewissens sofort zurückweisen. Für alles weitere ist das letzte Wort sicher noch nicht gesprochen, wie die kritischen Beiträge u.a. von Gross zeigen.
Zum Artikel von Ellis: grundsätzlich hat er recht! Es mag jedoch Auswege sowie Grenzfälle geben. Einen "Ausweg" bzgl. der Stringtheorie habe ich genannt, sie ist noch in keinem "reifen" Stadium, so dass (noch) keine Tests möglich sind. Es geht dann wohl eher um Ungeduld als um Falsifizierbarkeit ;-) Ein Grenzfall ist sicher die Extrapolation gut bestätigter Theorien, so z.B. die ART bzgl. räumlich und zeitlich unendlichem Universum, dem Gravitationsfeld im Inneren des Ereignishorizontes, weißen Löchern u.ä. Bis wohin vertrauen wir der Theorie bzgl. der Zulässigkeit der Extrapolation? Ab welchem Punkt zweifeln wir? Und was sind die objektiven Kriterien für das Vertrauen bzw. den Zweifel - außer natürlich Testbarkeit??
Marco Polo
30.12.14, 00:51
Es existiert keine fundamentale und universelle Definition der Stringtheorie, sondern lediglich eine Ansammlung verschiedener Darstellungen, die in bestimmten Bereichen der "Landscape" gültig sind; d.h. letztlich verschiedene Stringtheorien. Damit kennen wir im Rahmen "der Stringtheorie" auch keine fundamentalen und universellen Freiheitsgrade; d.h. es gibt nicht den String. Das gilt auch für die (hypothetische) M-Theorie.
Witten hatte dereinst die verschiedenen Stringmodelle (deren fünf und die Supergravitation) auf so eine Art Basis (M-Theorie) zurückgeführt. Das war ein gewaltiger Fortschritt (wegen der Dualitäten).
Es heisst:"Damit ist es möglich, Aussagen über die zugrundeliegende Theorie in verschiedenen Grenzbereichen zu machen, obwohl eine explizite Formulierung nicht bekannt ist."
Vom Standpunkt des einen Stringmodells sind gewisse Berechnungen undurchführbar, während das gleiche Problem vom Standpunkt des anderen Stringmodells völlig trivial erscheint.
Klingt erstmal genial.
Wenn man sich aber z.B. die quasi unendlich vielen Varianten von Calabi-Yau-Räumen anschaut, weiss man, dass es niemals mathematisch gelöst werden kann, welcher denn jetzt genau Anwendung findet.
Vielleicht wird man künftig in der Lage sein, bestimmte Calabi-Yau-Räume durch Beobachtungen der Hintergrundstrahlung auszuschliessen oder sowas in der Art. Keine Ahnung. :o
Zur M-Theorie und den Dualitäten siehe auch den Text von Urs.
Das Problem ist ja nicht, dass innerhalb einer Theorie verschiedene CY-Räume möglich sind, sondern dass es für die unterschiedliche Theorien (Heterotic-E, ...) keine einheitliche, fundamentale Darstellung gibt; und dass es diese M-Theorie in diesem Sinne auch (noch) nicht gibt.
Stell' dir vor, du entwickelst auf Basis der chiralen Störungstheorie, Flavour-Symmetrie, Current-Algebra usw. effektive Theorien zur Beschreibung von Hadronen (lassen wir mal die Lästigkeit der nicht-Renormierbarkeit beiseite). Du wirst in diesen Theorien nie die fundamentalen Freiheitsgrade (Quarks & Gluonen) finden. Oder stell' dir vor, du betrachtest effektive Feldtheorien und Quasiteilchen im Rahmen der Festkörperphysik (Phonen, Exzitonen, Polaronen, ..., Ginzburg-Landau, ... ) und findest nie Elektronen und Atomrümpfe. Evtl. befinden wir uns mit der Stringtheorie in genau derselben Situation, dass nämlich der String gar kein fundamentales Objekt sondern eine Art effektiver Freiheitsgrad, also eine Art Quasiteilchen ist.
Das sollte die Forscher viel mehr beschäftigen als ein paar CY-Räume mehr oder weniger.
Marco Polo
30.12.14, 05:09
Evtl. befinden wir uns mit der Stringtheorie in genau derselben Situation, dass nämlich der String gar kein fundamentales Objekt sondern eine Art effektiver Freiheitsgrad, also eine Art Quasiteilchen ist.
Das sollte die Forscher viel mehr beschäftigen als ein paar CY-Räume mehr oder weniger.
Aber selbst wenn es sich so verhalten sollte, bliebe m.W. immer noch das Problem mit den CY-Räumen.
Leider kenne ich die Stringtheorie aber nur aus der populärwissenschaftlichen Liiteratur (Brian Greene), demgemäß das CY-Problem allerdings massgeblich ist.
Aber selbst wenn es sich so verhalten sollte, bliebe m.W. immer noch das Problem mit den CY-Räumen.
Ich sehe das als vergleichsweise kleines Problem an.
CY-Räume innerhalb einer Stringtheorie (o.a. Kompaktifizierungen) wären dann evtl. soetwas wie verschiedene Eichgruppen, Fermion-Generationen usw. Niemand außer der Natur selbst sagt dir, welche Eichgruppe du für das Standardmodell benutzen sollst. Im Rahmen der Stringtheorie hast du die Wahl nicht zwischen Theorien, sondern zwischen Lösungen einer einzigen Theorie. Welche davon realisiert ist, sagt dir die Theorie auch nicht (das Standardmodell lässt Wasserstoff, Hefeweizen und Schweinebraten als Lösungen zu, sagt dir aber nicht, welche Lösung wann und wo existiert).
Wenn man eine Stringtheorie als Framework benutzt, um unser Universum sowie mögliche andere als Lösungen davon zu betrachten, dann ist dagegen erst mal nichts einzuwenden. Das Problem, über das wir hier sprechen, ist ja die Vorhersagekraft der Theorie. Wenn es sich so verhält wie gerade eben beschrieben, und wenn wir in der Lage sind, eine Lösung der Theorie zu finden, die dem Standardmodell plus Gravitation mit/ohne SUSY usw. entspricht, dann haben wir evtl. eine sehr komplexe Theorie, um dieses eine unser Universum zu beschreiben. Dann stellt sich auch nicht die Frage ob richtig oder falsch, nur ob praktisch oder nicht; und ggf. käme Ockham's razor zum Einsatz. Oder die Theorie bzw. die Lösung enthält tatsächlich mehr, insbs.
eine UV-vollständige Theorie inkl. Gravitation ohne Unendlichkeiten und Singularitäten. Dann hätte diese Theorie bzw. Lösung einen echten Mehrwert und wäre prinzipiell testbar.
Die Stringtheorie hat aber darüber hinaus das viel größere Problem, dass es diese eine Theorie gar nicht gibt, sondern dass wir es mit einer Ansammlung von Theorien, Formulierungen, Regeln und Beziehungen (Dualitäten) zu tun haben, die wir ggw. nur ansatzweise verstehen. Es fehlt schlichtweg ein fundamentales Prinzip. Es gibt also "die Stringtheorie" gar nicht.
(s.o. die Zitate)
Und nun kommen wir zu einem psychologischen Problem; da haben ja mehrere Physiker schon genügend Kritik abgeladen; siehe auch [1] - [3] in dem von dir verlinkten Artikel: einige Stringtheoretiker werfen offensichtlich die Flinte ins Korn und wollen die Theorie und ihre Resultate als ontologische Tatsache verstanden wissen. Demzufolge existiert die Landscape, ein Multiversum, alle diese verschiedenen Kompaktifizierungen, und es existieren antropische o.a. Selektionsprinzipien, denenzufolge wir uns in gerade diesem (oder einem ähnlichen) Universum befinden müssen. Und das kann und darf angesichts des Status' der Theorie einfach nicht sein! Wie kann man Näherungen an eine Ansammlung von unfertigen Theorien ohne experimentellen Beleg als tatsächlich existierend bezeichnen? Und wie kann man behaupten, diese Ansammlung ohne fundamentale Formulierung und ohne fundamentales Prinzip wäre nun gerade das fundamentale Prinzip? Das ist doch in hohem Maße unseriös. Ich kann man das nur durch einen psychologisch motivierten Tunnelblick erklären: zwei Generationen (!) von Forschern, die teilweise nichts anderes kennen als Strings, sollen selbstkritisch genug sein, um gerade diese Strings in Frage zu stellen. Das wird nicht bei allen auf fruchtbaren Boden fallen.
Meine o.g. Meinung stellt in gewisser Weise einen Kompromiss dar: die Stringtheorie nicht als Theorie mit real existierenden Lösungen, sondern als noch sehr unfertiges Framework, als Forschungsprojekt, das trotz eines enormen Forschungsaufwandes scheitern kann (weil es inkonsistent ist, weil es zu kompliziert ist, weil man die Mathematik nicht versteht, weil man keine realistischen Lösungen findet, ...).
Da hast Du ja einiges zusammengetragen!
Zum Zitat des Urs Schreiber
"As mentioned before, there is the idea that perturbative string theory is indeed the perturbative approximation to an as-yet unknown non-perturbative string theory. To the extent that this is true, the dependence of the string perturbation series on the choice of “background” should be of the same superficial nature as it is for traditional perturbative QFT. But this remains a conjecture.[/i]"
hätte ich die Frage, was ist hier mit "non-perturbative string theory" gemeint ist.
Dieser AspektEvtl. befinden wir uns mit der Stringtheorie in genau derselben Situation, dass nämlich der String gar kein fundamentales Objekt sondern eine Art effektiver Freiheitsgrad, also eine Art Quasiteilchen ist.
war für mich völlig überraschend. Denn ich habe noch die damals gefeierte Identifizierung eines Strings mit dem hypothetischen Graviton und die String-Packung im Zentrum eines speziellen Schwarzen Loches im Hinterkopf. Was mich dazu verleitet hat, Strings als fundamental zu betrachten. Gibt es denn konkrete Forschung mit genau dieser Fragestellung? Welche Art von Anzeichen würden denn darauf hindeuten, daß Strings "nur" den Status Quasiteilchen haben?
Und wäre möglicherweise die Beschreibung einer fundamentalen Ebene unterhalb der Strings der Schlüssel zu einem besseren Verständnis der Nichtlokalität der Quantentheorie?
... was ist hier mit "non-perturbative string theory" gemeint ...
In dem selben Sinn, wie es auch nicht-perturbative Definitionen von QFTs gibt. Im einfachsten Fall handelt es sich um exakt bzw. in bestimmten Sektoren lösbare Theorien (Schwinger-Modell, 2-dim. QCD, topologische Feldtheorien). Eine andere Klasse sind Eichtheorien, für die unter bestimmten Annahmen eine kanonische, Fock-Raum-basierte Quantisierung ohne Näherung möglich ist; das funktioniert z.B. für die QCD auf einer kompakten 3-Mannigfaltigkeit (z.B. 3-Torus). Viele Eichtheorien erlauben die Übertragung der Pfadintegralquantisierung auf ein Gitter; damit können insbs. gebundene Zustände untersucht werden (Spektren, Formfaktoren) sowie auch Grundsatzfragen diskutiert werden (Confinement-Mechanismus, dressed Propagator). Wieder eine weitere sehr interessante Methode ist die nicht-perturbative Renormierungsgruppenmethode, die aktuell auf die ART + verwandte Theorien angewandt wird, und für die die sog. "Asymptotic Safety" als Verallgemeinerung von "Asymptotic Freedom" und damit eine UV-vollständige Theorie wohl als gesichert angesehen werden kann.
Demgegenüber "existiert" für Strings immer nur je Kompaktifizierung / Vakuum die Störungsreihe als Summe über topologisch verschiedene World-Sheets, wobei folgende Aspekte offen sind: Definition des supersymmetrischen Maßes auf beliebigen Topologien (d.h. man ist heute nicht in der Lage, die Störungsreihe formal zu definieren); Beweis der Konvergenz in jeder Ordnung (in der QCD et al. kann man beweisen, dass die Renormierung in jeder Ordnung für alle Diagramme zu endlichen Resultaten führt); Konvergenz der gesamten Störungsreihe (höchstwahrscheinlich handelt es sich um eine asymptotische Reihe mit Konvergenzradius Null).
Insbs. steckt die zweite Quantisierung der Stringtheorie, die sog. Stringfeldtheorie noch in den Kinderschuhen. Dabei handelt es sich um die Definition eines Pfadintegrals, das (ähnlich wie in der QFT) alle Amplituden über alle Worldsheet-Topologien zusammenfasst; dies wäre ein Ansatz für eine nicht-perturbative Definition. Ein weiterer Ansatz könnte aus der AdS/CFT-Dualität resultieren, wobei diese erstens nicht exakt bewiesen ist und zweitens leider nur für spezielle Räume mit AdS + speziellen Kompaktifizierungen funktioniert. D.h. zum einen liegt schlichtweg die falsche Geometrie vor (AdS statt dS) und zum anderen ist auch da nich nicht klar, ob daraus eine voll-dynamische Raumzeit resultieren kann.
Letztlich kann ich dir aber nicht sagen, was eine nicht-perturbative Definition der Stringtheorie wäre, da sie ja unbekannt ist; ich kann lediglich erklären, was sie nicht ist ;-)
Zur Antwort auf die zweiten Frage muss ich mir etwas Zeit lassen.
In dem selben Sinn, wie es auch nicht-perturbative Definitionen von QFTs gibt. Im einfachsten Fall handelt es sich um exakt bzw. in bestimmten Sektoren lösbare Theorien (Schwinger-Modell, 2-dim. QCD, topologische Feldtheorien). ...
QFT ist für mich leider eine black box. Übertragen auf die ART würde das wohl bedeuten, daß man auf Basis ihrer exakten Lösungen (= nicht-perturbative) störungstheoretische Ansätze (= perturbative) macht, zB. Periheldrehung, ... .
Ok, Du hast ja schon davon gesprochen, daß es im Rahmen der String Forschung kein fundamentales Prinzip gibt, was ja wohl bedeutet keine exakten Lösungen. Dann ist eine Störungstheorie erst recht nicht in Sicht.
Die Gemeinsamkeit der verschiedenen Ansätze scheint sich auf die Verabschiedung von der Null-Dimensionalität der Elementarteilchen zu beschränken, die Voraussetzung für Vibrationen.
Meine o.g. Meinung stellt in gewisser Weise einen Kompromiss dar: die Stringtheorie nicht als Theorie mit real existierenden Lösungen, sondern als noch sehr unfertiges Framework, als Forschungsprojekt, das trotz eines enormen Forschungsaufwandes scheitern kann (weil es inkonsistent ist, weil es zu kompliziert ist, weil man die Mathematik nicht versteht, weil man keine realistischen Lösungen findet, ...).
Mit dem Damoklesschwert, daß man sie nicht finden kann, weil es sie nicht gibt.
Hallo zusammen,
Peter Eisenhardt schreibt zur String-Theorie in seinem Buch [1] auf Seite 223 folgendes:
Ein anderes Bild malt die Elementarteilchen als das Ergebnis der «Vibrationen» von Strings. Dann könnte man sich imaginieren, dass auch die Raumzeit als Gravitationsfeld das Resultat von Stringschwingungen sein könnte, denn Materie/Energie und Raum-Zeit sind ja nach der allgemeinen Relativitätstheorie eng aneinander gekoppelt.
Richtig ist, dass zum Beispiel die Dynamik geschlossener eindimensionaler Strings als «Spur» einen Zylinder hinterlässt, welche als Bestreichung ihrer Weltfläche beschrieben wird, ähnlich wie ein null-dimensionales Teilchen als Weltlinie eine eindimensionale Spur hinterlässt.
Diese Spuren sind in eine Raumzeit mit je passender Dimension eingebettet. Das ist aber nicht die ganze Geschichte. In der Stringtheorie spielt die Raumzeit eine etwas merkwürdige Rolle. Im allgemeinen lässt sich mit den Worten von Edward Witten sagen, dass «die Struktur der Raumzeit in den Gesetzen verschlüsselt ist, durch welche die Strings sich ausbreiten».
Ein vibrierender String kann so durch ein bestimmtes physikalisches Feld («auxiliary field») beschrieben werden, das seine Wirkung oder Wechselwirkung beinhaltet. Die Pointe liegt nun darin, dass dieses Feld einer Feldtheorie (ähnlich einer Quantenfeldtheorie) «eine fundamentalere Rolle als die Raumzeit spielt, und die Raumzeit existiert nur in dem Ausmaß, dass sie aus dieser zweidimensionalen Feldtheorie rekonstruiert werden kann».
In diesem Sinne ist die Raumzeit in der Stringtheorie nicht fundamental. Dabei spielt natürlich auch eine entscheidende Rolle, dass die Strings eine endliche diskrete Größe haben, die nahe an der Plancklänge liegt, und dass diese Eigenschaft in das Feld eingehen muss. Das Bild wird also ein bisschen umgemalt. Der Stringtheoretiker Gary Horowitz zeichnet es so:
«... es wurde oft vorgeschlagen, dass Raum und Zeit abgeleitete Größen in der Quantengravitation sein sollten. Aber das Problem war immer: Falls Raum und Zeit nicht fundamental sind, was ersetzt sie? Hier liegt die Antwort darin, dass es eine Hilfsraumzeitmetrik gibt, die durch Randbedingungen in der Unendlichkeit festgelegt wird. Die [Feldtheorie] benutzt diese Metrik, aber die physikalische Raumzeitmetrik ist eine abgeleitete Größe. Es ist wichtig zu betonen, dass die Raumzeit nicht aus <Strings> emergiert. In diesem Zugang sind die sogenannten fundamentalen Strings der Stringtheorie ebenfalls abgeleitete Größen. Sowohl Strings als auch Raumzeit sind aus der [Feldtheorie] entwickelt.»
Es ist freilich unklar, welche genaue Rolle diese «Hilfsgröße» eigentlich spielt, da es sich nur um einen Zugang von vielen zu einer fundamentalen hintergrundfreien Stringtheorie handelt (der sogenannten M-Theorie), die noch aufgestellt werden muss. Die Wandlung des Bildes ist also noch nicht vollendet.
Mich würde als Laie interessieren, was Edward Witten durch den nachstehenden Satz zum Ausdruck bringen will:
Im allgemeinen lässt sich mit den Worten von Edward Witten sagen, dass «die Struktur der Raumzeit in den Gesetzen verschlüsselt ist, durch welche die Strings sich ausbreiten».
Kennt man denn die Gesetze, durch welche die Strings sich ausbreiten?
M.f.G Eugen Bauhof
[1] Eisenhardt, Peter
Der Webstuhl der Zeit. Warum es die Welt gibt. (http://www.amazon.de/Webstuhl-Zeit-Warum-Welt-gibt/dp/3499608847/ref=sr_1_1?s=books&ie=UTF8&qid=1419963395&sr=1-1)
Reinbek bei Hamburg 2006
ISBN=3-499-60884-7
Du hast ja schon davon gesprochen, daß es im Rahmen der String Forschung kein fundamentales Prinzip gibt, was ja wohl bedeutet keine exakten Lösungen.
Praktisch alle interessanten Theorien haben eine fundamentale Formulierung, jedoch keine exakte Lösung (QED, QCD, ..., ART, ...). Bsp. ART: du schreibst die Einsteinschen Feldgleichungen hin - fertig ist die fundamentale, universelle und nicht-störungstheoretische Formulierung. Es existieren auch sehr viele nicht-störungstheoretische Untersuchungsmethoden sowie Lösungen.
Bei den Stringtheorien verhält es sich anders. Stell' dir vor, die Einsteinschen Feldgleichungen wären unbekannt! Nun gebe ich dir einen Satz von Metriken und du sollst die Bewegung von Körpern darin berechnen. Dann gebe ich dir das Paper von Hawking sowie andere Arbeiten zur Thermodynamik schwarzer Löcher und lasse dich daran arbeiten. Zuletzt zeige ich dir Formeln zu linearisierten Gravitationswellen u.ä. Dann behaupte ich ganz frech, die fundamentale Theorie zur Gravitation in Händen zu halten, sie sei elegant, und du mögest sie bitte als wahr akzeptieren. Ok, du kennst außerdem keinerlei Beobachtungsdaten zu Rotverschiebung, Periheldrehung, Umlaufdauern von Pulsaren etc. Natürlich hätte ich einige Zipfelchen der Wahrheit in der Hand, aber eben keine fundamentale Theorie: ich habe keine Einstein-Hilbert-Wirkung und keine Feldgleichungen; ich habe nur Metriken für hochsymmetrische Spezialfälle; ich habe evtl. keine kovariante Formulierung; ich habe keine Klassifizierung von Geometrien a la Killing oder Petrov; ich habe keinerlei Ahnung über Symmetrien wie lokaler Lorentzinvarianz und Diffeomorphismeninvaranz; ich kenne die Singularitätentheoreme von Hawking und Penrose nicht; ... Aber ich behaupte nach wie vor, ich hätte den Stein der Weisen gefunden. Sei ehrlich, du hältst mich für größenwahnsinnig, oder?
Das ist teilweise das Bild, das ich heute von der Stringtheorie bzw. einigen (wenigen) Verfechtern habe. Nix dagegen einzuwenden, dass das Gesamtgebäude nich nicht steht, aber vom Schönreden wird es auch nicht fertig.
Warum muss ich da an einen Flughafen denken?
Dieser Aspekt
Evtl. befinden wir uns mit der Stringtheorie in genau derselben Situation, dass nämlich der String gar kein fundamentales Objekt sondern eine Art effektiver Freiheitsgrad, also eine Art Quasiteilchen ist.
war für mich völlig überraschend ... Welche Art von Anzeichen würden denn darauf hindeuten, daß Strings "nur" den Status Quasiteilchen haben?
Nun, letztlich sehe ich da verschiedene Indizien
1) Strings wurden zunächst "erfunden", um die Dynamik von Hadronen zu beschreiben. Das hat praktisch nicht funktioniert, heute wissen wir, dass wir die QCD verwenden müssen. In dieser treten jedoch in bestimmten Formulierungen string-artige Gebilde (Wilson- bzw. Polyakov-Loop) auf. Diese sind nicht fundamental.
2) Ich habe mich längere Zeit mit chiral-effektiven Theorien zur Beschreibung von Hadronen und ihren Wechselwirkungen befasst. Da hatten wir ein ähnliches Phänomen, dass wir nämlich immer irgendwas dazubasteln konnten, um andere Effekte zu beschreiben. Es gab jedoch wiederum keine fundamentale Definition. Bzw. es gab sie rein theoretisch, nämlich die QCD, wir waren jedoch nicht in der Lage, für die QCD eine Methode anzugeben, mittels der wir die chiral-effektiven Theorien systematisch hätten ableiten können.
3) Grundsätzlich sollte man immer die Möglichkeit in Betracht ziehen, dass man "die falschen" bzw. lediglich effektive Freiheitsgrade betrachtet. Z.B. wäre es völlig dämlich, die Navier-Stokes-Gleichungen zu quantisieren, um daraus etwas über Wasserquanten zu lernen. Gerade weil das fundamentale Prinzip der Stringtheorie nicht erkennbar ist (Witten hat die M-Theorie vor ca. 20 Jahren erstmals erwähnt !!) muss man doch einfach mal auf die Idee kommen, dass man die falsche Perspektive einnimmt (die Ergebnisse der Stringtheorie wären dadurch keineswegs entwertet
Ich denke, eine Idee, die in diese Richtung geht, wäre in etwa die Matrixtheorie: http://en.wikipedia.org/wiki/Category:String_theory
Gerade weil das fundamentale Prinzip der Stringtheorie nicht erkennbar ist (Witten hat die M-Theorie vor ca. 20 Jahren erstmals erwähnt !!) muss man doch einfach mal auf die Idee kommen, dass man die falsche Perspektive einnimmt (die Ergebnisse der Stringtheorie wären dadurch keineswegs entwertet
Ich denke, eine Idee, die in diese Richtung geht, wäre in etwa die Matrixtheorie: http://en.wikipedia.org/wiki/Category:String_theory
Bei der Matrixtheorie scheint es tatsächlich um nicht-störungstheoretische Ansätze zu gehen. Der eine probiert dieses, der andere jenes und das auf beiden Felder, der Strings und der Branen.
Wenn ich es richtig verstehe sind strings mathematische Konstrukte, die die Eigenschaften der elementaren Teilchen beschreiben. Wenn strings und somit die elementaren Teilchen, wie Du (oder auch andere?) es vermutest, Quasiteilchen sind, dann sollten sie Anregungen eines Vielteilchensystems sein, das in diesem Sinne noch elementarer sprich fundamental ist. Es ist, als wollte man von Phononen auf die Besetzung der Gitterpunkte schließen. Was aber nicht geht, weil die Information Masse nicht hinreichend ist. Gibt es im Zusammenhang mit irgendwelchen Quasiteilchen überhaupt einen top-down Ansatz?
Mit "falsche Perspektive" meinst Du wohl die, strings als fundamental zu sehen.
Wenn strings und somit die elementaren Teilchen, wie Du (oder auch andere?) es vermutest, Quasiteilchen sind, dann sollten sie Anregungen eines Vielteilchensystems sein, das in diesem Sinne noch elementarer sprich fundamental ist. Es ist, als wollte man von Phononen auf die Besetzung der Gitterpunkte schließen. Was aber nicht geht, weil die Information Masse nicht hinreichend ist.
Ja, genau!
Gibt es im Zusammenhang mit irgendwelchen Quasiteilchen überhaupt einen top-down Ansatz?
Was meinst du mit top-down?
Was m.E. noch nie funktioniert hat, war, die Bestandteile ausschließlich aufgrund mathematischer Überlegungen zu identifizieren. Experimentelle Erkenntnisse waren immer ein wesentliches Element.
Mit "falsche Perspektive" meinst Du wohl die, strings als fundamental zu sehen.
Ja.
Was meinst du mit top-down?
Mit 'down' die fundamentale Ebene, mit 'top' die davon abgeleitete, im Beispiel die der Phononen. Aber diese Charakterisierung dürfte Geschmacksache sein. In der Regel geht die Forschung doch umgekehrt, vom Gitter zu den Phononen oder von der Fermi-Verteilung der Leitungselektronen zu den Cooper-Paaren.
Wenn man die Raumzeit als emergentes Phänomen betrachtet, müßte man umgekehrt vorgehen. Ich kann es nicht wirklich beurteilen, vermute aber daß dies (top-down) unvergleichlich schwieriger ist, deshalb die Frage nach einem Beispiel, falls es eines gibt.
Nun hat man bei der ART zumindest ein festgefügtes theoretisches Gebäude. Genau davon ist man aber bei der String/Brane Forschung weit entfernt, sodaß die Suche nach einer fundamentalen Ebene derzeit wohl völlig hoffnungslos ist.
Kennt man denn die Gesetze, durch welche die Strings sich ausbreiten?
Eher breiten sich die Strings in der Raumzeit aus, als in Gesetzen. Aber ich kann ansonsten mit diesem Satz leider nichts anfangen. Vielleicht fehlt auch der Kontext.
In der Regel geht die Forschung doch umgekehrt, vom Gitter zu den Phononen oder von der Fermi-Verteilung der Leitungselektronen zu den Cooper-Paaren.
Nun, es gibt sicher beides: Identifizierung der Quarks im Proton; Berechnung (sowie Messung) von Quasiteilchen in Festkörpern auf Basis fundamentaler Freiheitsgrade.
Wenn man die Raumzeit als emergentes Phänomen betrachtet, müßte man umgekehrt vorgehen. Ich kann es nicht wirklich beurteilen, vermute aber daß dies (top-down) unvergleichlich schwieriger ist ...
Es ist bisher nie gelungen, fundamentale Freiheitsgrade eindeutig zu identifizieren, ohne dass man diese direkt im Experiment gesehen hätte (s.o. die Quarks).
... deshalb die Frage nach einem Beispiel, falls es eines gibt.
Ich denke, die LQG wäre ein Beispiel. Die Identifizierung der Spinnetzwerke folgt nach langer Herleitung aus einer speziellen Quantisierungsmethode der ART. Umgekehrt können für bestimmte Spezialfälle Näherungen angewandt werden, in denen dann wiederum eine Raumzeit auftaucht. Aber auch in dieser Theorie ist man noch weit von einer umfassenden und konsistenten Darstellung entfernt.
Nun hat man bei der ART zumindest ein festgefügtes theoretisches Gebäude. Genau davon ist man aber bei der String/Brane Forschung weit entfernt, sodaß die Suche nach einer fundamentalen Ebene derzeit wohl völlig hoffnungslos ist.
Ja, das erschwert da ganze noch zusätzlich.
Ich bin aber der Meinung, dass man ohne experimentelle Hinweise sowieso keinen allgemeingültigen Weg zu einer Herleitung der fundamentalen Ebene angeben kann. Stell dir vor, du bist Experte in Hydrodynamik und arbeitest mit den Navier-Stokes-Gleichungen; wie lautet dein Weg zur Identifizierung der Atome und Moleküle?
Wir haben uns ziemlich weit von der ursprünglichen Fragestellung entfernt. Es ging ja um die Notwendigkeit, Theorien falsifizieren zu können.
Danke für die Anmerkungen.
Stell dir vor, du bist Experte in Hydrodynamik und arbeitest mit den Navier-Stokes-Gleichungen; wie lautet dein Weg zur Identifizierung der Atome und Moleküle?
Ach, da mache ich ein GC-MS. :D
Wir haben uns ziemlich weit von der ursprünglichen Fragestellung entfernt. Es ging ja um die Notwendigkeit, Theorien falsifizieren zu können.
Stimmt. Meine Haltung dazu ist konservativ. Eine Mindestanforderung sollte die prinzipielle Falsifizierbarkeit (z.B. die schon erwähnten Streuamplituden bei hohen Energien) sein, mathematische Konsistenz usw. vorausgesetzt. Letzteres ist aber im Rahmen der String-"Theorien" in weiter Ferne. Bei der LQG auch, aber ebenfalls mit dem Potential der prinzipiellen Falsifizierbarkeit.
Verglichen damit sehe ich das Multiversum als Objekt lustvoller Spekulationen.
Wie lange wird die Stringtheorie noch Gegenstand der Forschung sein und (angeblich) die begabtesten Absolventen absorbieren? Viele, wie auch Lüst, lassen ja nicht locker (die Palette seiner Forschungsprojekte ist beeindruckend), stellen aber zugleich in Ermangelung konkreter Ergebnisse mehr und mehr das anthropische Prinzip in den Vordergrund.
Eher breiten sich die Strings in der Raumzeit aus, als in Gesetzen. Aber ich kann ansonsten mit diesem Satz leider nichts anfangen. Vielleicht fehlt auch der Kontext.
Hallo Timm,
ich dachte, die Strings breiten sich nicht in der Raumzeit aus, sondern erzeugen die Raumzeit. Und wenn man die Gesetze kennen würde, wie sich die Strings ausbreiten, dann wüsste man, wie die Raumzeit erzeugt wird.
So habe ich den zitierten Satz von Edward Witten verstanden, möglicherweise aber falsch verstanden.
M.f.G. Eugen Bauhof
Hallo Timm,
ich dachte, die Strings breiten sich nicht in der Raumzeit aus, sondern erzeugen die Raumzeit. Und wenn man die Gesetze kennen würde, wie sich die Strings ausbreiten, dann wüsste man, wie die Raumzeit erzeugt wird.
So habe ich den zitierten Satz von Edward Witten verstanden, möglicherweise aber falsch verstanden.
M.f.G. Eugen Bauhof
Du hast den Satz von Witten schon richtig verstanden. Ich kann aber noch nicht erkennen, dass wir tatsächlich verstehen, wie die Strings die Raumzeit erzeugen. Wir benötigen immer noch einen "händisch vorgegebenen Hintergrundraum", um die Theorie zu definieren.
Wie lange wird die Stringtheorie noch Gegenstand der Forschung sein und (angeblich) die begabtesten Absolventen absorbieren? Viele, wie auch Lüst, lassen ja nicht locker (die Palette seiner Forschungsprojekte ist beeindruckend), stellen aber zugleich in Ermangelung konkreter Ergebnisse mehr und mehr das anthropische Prinzip in den Vordergrund.
Die Diskussionen werden jedenfalls vermehrt geführt ;-)
Schaut mal hier:
http://physics.stackexchange.com/questions/94984/ads-cft-not-dependent-on-validity-of-string-theory
Symptomatisch! Was und wem soll man noch glauben?
Du hast den Satz von Witten schon richtig verstanden. Ich kann aber noch nicht erkennen, dass wir tatsächlich verstehen, wie die Strings die Raumzeit erzeugen. Wir benötigen immer noch einen "händisch vorgegebenen Hintergrundraum", um die Theorie zu definieren.
Hallo TomS,
vielleicht hilft diese Ausage von Edward Witten etwas weiter:
The fuzziness of space-time.
String theory actually imparts a “fuzziness” to all our familiar notions of space and time, just as Heisenberg’s uncertainty principle imparts a basic fuzziness to classical ideas about the motion of particles.
Zu finden in einem PDF-Dokument von Edward Witten:
http://www.sns.ias.edu/ckfinder/userfiles/files/string.pdf
Da ich nur wenig englisch kann, habe ich das vom Apacho-Übersetzer in Deutsche übersetzen lassen:
Schnurentheorie gibt(teilt mit) wirklich(tatsächlich) eine
"Flockigkeit(Unschärfe)" allen unseren vertrauten(familiären) Begriffen der Zeit und Raums, wie der Unklarheitsgrundsatz von Heisenberg eine grundlegende(elementare) Flockigkeit(Unschärfe) klassischen Ideen über die Bewegung von Partikeln gibt(mitteilt).
Obwohl das eine ziemlich schlimme Übersetzung ist, denke ich doch, was Witten vielleicht damit sagen will:
Die Stringtheorie in Verbindung mit dem Heisenbergschen Unbestimmtheitsprinzip lässt die "Bewegung" der Strings in einem andern Licht erscheinen als die klassische Bewegung. Die "Bewegung" der Strings ist keine klassische Bewegung, sondern das, was Witten "fuzziness" nennt. Eine "Fuzzi-Bewegung". Ich vermute, Witten meint, dass durch diese "Fuzzi-Bewegung" die Emergierung der Raumzeit erfolgt.
M.f.G Eugen Bauhof
vielleicht hilft diese Ausage von Edward Witten etwas weiter
Nein, leider nicht wirklich.
Die Stringtheorie in Verbindung mit dem Heisenbergschen Unbestimmtheitsprinzip lässt die "Bewegung" der Strings in einem andern Licht erscheinen als die klassische Bewegung. Die "Bewegung" der Strings ist keine klassische Bewegung, sondern das, was Witten "fuzziness" nennt.
Ja.
Witten meint, dass durch diese "Fuzzi-Bewegung" die Emergierung der Raumzeit erfolgt.
Nein.
Besser gesagt ja, er meint das evtl. so; aber nein, die Gleichungen geben das nicht her. Man wählt eine Raumzeit, die bestimmten Bedingungen gehorcht, und betrachtet Bewegungen der Strings in dieser Raumzeit; damit ist diese nicht emergent, und sie ist auch nur sehr eingeschränkt dynamisch. Richtig ist, dass die Raumzeit zu einem Hilfskonstrukt wird und dass es eine quantenmechamische Unschärfe derselben gibt. Die Stringtheorie leistet insgs. aber (noch) nicht das gewünschte. Und das ist auch den Stringtheoretikern bekannt:
http://de.wikipedia.org/wiki/Hintergrundunabh%C3%A4ngigkeit
http://en.wikipedia.org/wiki/#String_theory
http://www.sns.ias.edu/ckfinder/userfiles/files/string.pdf
Witten's Artikel
Nochmal zurück zur Testbarkeit bzw. Falsifizierbarkeit der Stringtheorie: ich bin der Meinung, dass da das letzte Wort noch nicht gesprochen ist - aber es sieht nicht gut aus:
- Einiges ist wohl prinzipiell untestbar
- Vieles bleibt praktisch untestbar, da jenseits der erreichbaren Energie
- Etliche Annahmen stehen auf wackligen Füßen: insbs. sehe ich kein Anzeichen von SUSY.
http://www.sns.ias.edu/ckfinder/userfiles/files/string.pdf
Witten's Artikel
Ich erkenne daraus nicht, daß Witten die Hintergrundabhängigkeit der Stringtheorie infrage stellt.
insbs. sehe ich kein Anzeichen von SUSY.
Der LHC auch nicht. Aber spannend ist die Verdoppelung der Energie in 2015 allemal.
Ich erkenne daraus nicht, daß Witten die Hintergrundabhängigkeit der Stringtheorie infrage stellt.
Er geht in keiner Weise auf Probleme der Theorie ein (z.B. wenn keine Anzeichen von SUSY entdeckt werden - der Artikel stammt von 2002 und wurde wohl nochmal überarbeitet, allerdings nicht nach den Start des LHC.
Was mich ärger sind so kleine Details wie
Because string theory is the only framework we have to understand quantum gravity ...
Darüber wurden in den letzten Jahrzehnten viele Diskussionen geführt, höflich, unhöflich, in Büchern (Smolin, Woit, ...) etc. ich fasse das mal ganz knapp zusammen: Der Satz ist eine Lüge.
Genau diese gebetsmühlenartig wiederholten Aussagen sind es, die andere geradezu nötigen, vor der Stringtheorie zu warnen. Dabei geht es weniger um die physikalischen Inhalte und Probleme der Theorie (diese kann wahr oder falsch sein, und es wird sich irgendwann schon herausstellen, ob sie zutrifft), sondern um die Art und Weise, Wissenschaft zu betreiben und dies zu vermarkten. Es geht letztlich darum, dass eine Hypothese, die noch nicht mal eine Theorie ist, anderen Forschungsrichtungen faktisch die Existenzberechtigung abspricht. Was sind denn LQG, CDT, AS, ... mit ihren teilweise sehr robusten Erkenntnissen? Hühnerkram oder was?
Eine interessante Abhandlung über Stringtheorie vs. LQG findet sich auch unter:
https://www.youtube.com/watch?v=FMSmJCKaaC0
;-)
Jetzt ernsthaft??
Ich muss auf ein Missverständnis hinweisen, das durch meine unpräzise Formulierung entstanden ist: Strings und Loops sind keine gleichrangigen Hypothesen oder Theorien!
Beide befassen sich mit Quantengravitation und haben hier Erfolge vorzuweisen; und insofen ist die Aussage Wittens oben falsch. Beide sind heute in diesem Regime praktisch nicht testbar. Beide haben interne Probleme (die nichts mit der Natur zu tun haben; bei der LQG ist dies insbs. die Anomalienfreiheit der Operator-Algebra und damit die Konsistenz der Quantisierung)
Aber damit enden die Gemeinsamkeiten. Stringtheorie hat andere Wurzeln (S-Matrix- und Quantenfeldtheorie), und eine andere Zielsetzung, nämlich die Vereinheitlichung aller Wechselwirkungen. Und bzgl. der Vereinheitlichung ist sie wohl tatsächlich der einzige vernünftige Kandidat. Allerdings ist das kein brauchbares Argument gegen die LQG, da die Aussage, nur eine vereinheitlichte Theorie könne eine konsistente Quantengravitation beinhalten, ein unbewiesenes Vorurteil ist. LQG und insbs. AS zeigen einen wohl mathematisch konsistenten Weg ohne Vereinheitlichung auf. Weniger ambitioniert und evtl. weniger "schön", aber physikalisch nicht ausgeschlossen und mit deutlich weniger Ballast.
Darüber wurden in den letzten Jahrzehnten viele Diskussionen geführt, höflich, unhöflich, in Büchern (Smolin, Woit, ...) etc.
Ja, Smolin, der selbst schon über die Stringtheorie gearbeitet hat und die Verschmelzung mit einer Loop-Theorie für möglich hält, bringt es seinem Buch "Die Zukunft der Physik" einige Beispiele ab S.360:
S. 360: zitiert eine Teilchenphysikerin: "Ich finde die Arroganz einiger Stringtheoretiker selbst für Physiker erstaunlich. Einige glauben wirklich, alle, die nicht der Stringgemeinde angehören, wären Wissenschaftler von geringerem Wert."
S.361: Einige Stringtheoretiker glauben lieber, die Stringtheorie sei zu geheimnisvoll, als die Möglichkeit in Betracht zu ziehen, dass sie schlicht falsch sein könnte.
S. 362: Im Gegensatz zur Praxis auf Konferenzen über die Quantengravitation werden auf den wichtigen Stringtheorie-Konferenzen niemals Forscher zu Referaten eingeladen, die an konkurrierenden Ansätzen arbeiten. ... Die Missachtung alternativer Ansätze grenzt schon an Verachtung.
Müßte man bei besagter Verschmelzung den Loop als String auffassen, bzw. Strings als angeregte Raumquanten? Mir ist allerdings nicht bekannt, daß an so etwas gearbeitet wird.
Müßte man bei besagter Verschmelzung den Loop als String auffassen, bzw. Strings als angeregte Raumquanten? Mir ist allerdings nicht bekannt, daß an so etwas gearbeitet wird.
Ich habe mal ein oder zwei Artikel gesehen, in denen so etwas diskutiert wurde. Aber das sind homöopatische Dosen. Aufgrund des Fehlens von echten Forschungsaktivitäten kann man nur spekulieren ...
Hier ein aktueller Artikel, der sich mit der Problematik der Stringtheorie befasst
https://www.spektrum.de/news/fuehrt-die-stringtheorie-ins-sumpfland/1584718
Hier ein aktueller Artikel, der sich mit der Problematik der Stringtheorie befasst
https://www.spektrum.de/news/fuehrt-die-stringtheorie-ins-sumpfland/1584718
Sehr spannend, aber weit jenseits dessen, was ich mir irgendwie anmaßen dürfte beurteilen zu können. Aber manche Formulierungen deuten daraufhin, dass dies sogar für die Experten gilt.
So polemisch Smolin und Woit auch waren, in einem hatten sie recht: möglicherweise auf Sand gebaute Vermutungen, die dennoch als gesicherte Erkenntnisse verkauft werden.
Ich habe jetzt einige der Originalveröffentlichungen quergelesen. Ich verstehe zu wenig von der Materie, um ein eigenes Urteil abgeben zu können, aber es ist interessant nachzuvollziehen, wie - nach inzwischen ca. 15 (!) Jahren - aus der Community selbst heraus kritische Stimmen entstehen.
Tatsache ist wohl, dass die Beobachtung der beschleunigten Expansion des Universums - im Stringtheorie-Sprachgebrauch die Existenz eines deSitter-Vakuums mit positiver kosmologischer Konstante - die Theorie vor ernsthafte Probleme stellt:
i) diverse Ansätze zur Konstruktion der deSitter-Vakua basieren auf mathematisch wenig rigorosen Annahmen, ohne dass hier Besserung in Sicht wäre;
ii) andere, mathematisch eher rigorose Ansätze zeigen, dass gewisse Familien von Konstruktion der deSitter-Vakua explizit ausgeschlossen werden können.
Die neuen Veröffentlichungen in den letzten Monaten führen innerhalb der Community zu einer Diskussion, ob man statt der Annahme, irgendwo in der Landscape sei ein deSitter-Vakuum mit den korrekten Eigenschaften = dem Standardmodell verborgen, nicht besser zur Annahme, es gebe überhaupt keine deSitter-Vakua, übergehen sollte.
Das ist ein Paradigmenwechsel!
Die Konsequenzen sind:
a) entweder ist die Stringtheorie zur Beschreibung unseres Universums ungeeignet
b) oder die Annahme, es läge eine derartige kosmologische Konstante vor, ist explizit falsch.
Natürlich wird die String-Community den Ausweg (b) suchen, d.h. Alternativen und kompliziertere Modelle zur Erklärung eines scheinbaren deSitter-Vakuums finden. Derartige Alternativen könnten Quintessenz-Modelle sein, denenzufolge keine kosmologische Konstante vorliegt, sondern ein variables Feld, das letztlich doch zu einem Big Crunch oder Big Rip führen könnte.
Was mir Sorgen bereitet ist, dass es von 1998 bis 2003 ca. 5 Jahre gedauert hat, um einfache Modelle zu finden, die deSitter Vakua plausibel erscheinen lassen, und nun weitere 15 Jahre, um zu erkennen, dass dieser Weg möglicherweise eine Sackgasse war.
Wie lange wird es dauern, bis man die komplizierteren Alternativen verstanden hat?
Eine Erkenntnis ist sicher positiv: nicht gerechtfertigte Annahmen, darauf aufbauende Näherungen sind eben doch fragliche Methoden in der Grundlagenphysik.
Hier ist ein recht guter Startpunkt für weiterführende Diskussionen und Originalarbeiten:
No metastable type IIB de Sitter vacua (https://www.physicsforums.com/threads/no-metastable-type-iib-de-sitter-vacua.950271/)
Brian Greene - Should We Ditch String Theory?
https://youtu.be/ZsTWqlmNGak
Michio Kaku zur Stringtheorie
Is String Theory Dead? Michio Kaku on String Theory & Quantum Physics
https://youtu.be/y0mkR9_HmhU
Stringtheorie ist eine theoretische physikalische Theorie, die versucht, die fundamentalen Bausteine des Universums als winzige eindimensionale "Strings" zu beschreiben. Sie ist jedoch umstritten und hat bisher noch keine definitive experimentelle Bestätigung erhalten.
Der springende Punkt ist, ob diese wiederlegbar ist. Experimental wird es nicht gelingen. Theoretisch?
Eine etwas andere Stringtheorie haben wir hier im Forum.
Das ‘Faden-Modell’ von MMT besticht damit, daß es innerhalb nachvollziehbarer Dimensionen besteht und damit ‘be-greifbar’ ist.
Roger Penrose hält die Stringtheorie für "a waste of time".
Seit die Erkenntnisse vom JWST uns überrollen, hat sich für die Physik(er) viel verändert.
Ein "Short" von Youtube mit Brian Greene zur Stringtheorie
https://www.youtube.com/shorts/ZhoVTnjEjCg
Hochkarätige Wissenschaftler zur Stringtheorie und mehr...
Unifying Nature’s Laws: The State of String Theory
https://youtu.be/UjDxk9ZnYJQ?si=NKwFAY1E_nA4Y2qb
Etwas Zeit muß man allerdings schon mitbringen, um sich deren Diskurs anzusehen :)
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