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Wissenschaftstheorie und Interpretationen der Physik Runder Tisch für Physiker, Erkenntnis- und Wissenschaftstheoretiker

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  #11  
Alt 30.12.14, 18:34
Benutzerbild von TomS
TomS TomS ist offline
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Registriert seit: 04.10.2014
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Standard AW: Ist die Stringtheorie eine Theorie?

Zitat:
Zitat von Timm Beitrag anzeigen
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?
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  #12  
Alt 30.12.14, 18:55
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TomS TomS ist offline
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Standard AW: Ist die Stringtheorie eine Theorie?

Zitat:
Zitat von Timm Beitrag anzeigen
Dieser Aspekt
Zitat:
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
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Geändert von TomS (30.12.14 um 19:02 Uhr)
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  #13  
Alt 31.12.14, 09:54
Timm Timm ist offline
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Standard AW: Ist die Stringtheorie eine Theorie?

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
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.
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  #14  
Alt 31.12.14, 13:25
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Standard AW: Ist die Stringtheorie eine Theorie?

Zitat:
Zitat von Timm Beitrag anzeigen
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!

Zitat:
Zitat von Timm Beitrag anzeigen
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.

Zitat:
Zitat von Timm Beitrag anzeigen
Mit "falsche Perspektive" meinst Du wohl die, strings als fundamental zu sehen.
Ja.
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  #15  
Alt 31.12.14, 15:57
Timm Timm ist offline
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Standard AW: Ist die Stringtheorie eine Theorie?

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
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.
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  #16  
Alt 31.12.14, 16:59
Timm Timm ist offline
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Standard AW: Ist die Stringtheorie eine Theorie?

Zitat:
Zitat von Bauhof Beitrag anzeigen
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.
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  #17  
Alt 01.01.15, 10:14
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Standard AW: Ist die Stringtheorie eine Theorie?

Zitat:
Zitat von Timm Beitrag anzeigen
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.

Zitat:
Zitat von Timm Beitrag anzeigen
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).

Zitat:
Zitat von Timm Beitrag anzeigen
... 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.

Zitat:
Zitat von Timm Beitrag anzeigen
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?
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  #18  
Alt 01.01.15, 10:16
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Standard AW: Ist die Stringtheorie eine Theorie?

Wir haben uns ziemlich weit von der ursprünglichen Fragestellung entfernt. Es ging ja um die Notwendigkeit, Theorien falsifizieren zu können.
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  #19  
Alt 01.01.15, 16:03
Timm Timm ist offline
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Standard AW: Ist die Stringtheorie eine Theorie?

Danke für die Anmerkungen.

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
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.

Zitat:
Zitat von TomS Beitrag anzeigen
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.
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  #20  
Alt 01.01.15, 16:43
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Bauhof Bauhof ist offline
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Standard AW: Ist die Stringtheorie eine Theorie?

Zitat:
Zitat von Timm Beitrag anzeigen
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
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Ach der Einstein, der schwänzte immer die Vorlesungen –
ihm hatte ich das gar nicht zugetraut!

Hermann Minkowski
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