Einzelnen Beitrag anzeigen
  #2  
Alt 29.12.14, 23:09
Benutzerbild von TomS
TomS TomS ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 04.10.2014
Ort: Nürnberg
Beiträge: 2.057
Standard AW: Ist die Stringtheorie eine Theorie?

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/tal..._Strings09.pdf
http://www.ift.uam.es/strings07/040_...nces/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.



******

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+...akePredictions

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.

...

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.

...

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)

******

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??
__________________
«while I subscribe to the "Many Worlds" theory which posits the existence of an infinite number of Toms in an infinite number of universes, I assure you that in none of them am I dancing»

Geändert von TomS (30.12.14 um 00:29 Uhr)
Mit Zitat antworten