?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

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.

Posts from This Journal by “бесконечность” Tag

Comments

egovoru
Jun. 13th, 2018 11:24 pm (UTC)
"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.
marigranula
Jun. 14th, 2018 04:26 am (UTC)
"Согласие теории с ранее известными фактами - это не предсказание, а объяснение :) "
У меня опечатка :((((
Не "предсказать" а объяснить, конечно.
egovoru
Jun. 14th, 2018 10:37 am (UTC)
А одного объяснения мало. По мнению Смолина, желательно, чтобы гипотеза могла сделать некое конкретное предсказание, которое потом можно было бы подтвердить или опровергнуть экспериментально.

Помимо зависимости от фона, у Смолина вызывает подозрения и требование суперсимметрии, без которого не удается построить сколько-нибудь приличные струнные теории. (Кстати, из этой книжки я впервые поняла, чем же просто "струны" отличаются от "суперструн": последние - это просто струны в условиях суперсимметрии).

А с суперсимметрией беда в том, что среди на сегодня известных нам частиц нет ни одной суперсимметричной пары, так что наличие суперсимметрии базируется на постулате о существования множества еще не открытых частиц, а это, конечно, внушает подозрения (как и существование неизвестных процессов синтеза полинуклеотидов в Вашем недавнем посте). Разумеется, мы никак не можем исключить существование чего-то, нам пока не известного, но слишком шедро прибегать к этому аргументу все же негоже :)
marigranula
Jun. 14th, 2018 12:07 pm (UTC)
"А одного объяснения мало. По мнению Смолина, желательно, чтобы гипотеза могла сделать некое конкретное предсказание, которое потом можно было бы подтвердить или опровергнуть экспериментально. "
Я согласен, но лучше что-то чем ничего (хотя к теории суперструн не относится - там похоже вообще ничего кроме полета фантазии нет, Nothing is more dangerous to reason than the flights of the imagination and nothing has been the occasion of more mistakes among philosophers - Д.Юм)

"А с суперсимметрией беда в том, что среди на сегодня известных нам частиц нет ни одной суперсимметричной пары, так что наличие суперсимметрии базируется на постулате о существования множества еще не открытых частиц, а это, конечно, внушает подозрения (как и существование неизвестных процессов синтеза полинуклеотидов в Вашем недавнем посте). "
Тут есть разница - в случае с вирусами, авторы обнаружили странный факт (ДНК которое не родственно ничему и сильно разница даже у близких вирусов) и выдвинули предположение, что существует фермент подобный уже известным, который эту ДНК и синтезировал. А вот в случае со струнами, нет той загадки, которую бы струны обьясняли, если мы предположим наличие суперпартнеров. Вот если бы, грубо говоря, ч помощью теории суперструн авторы смогли бы вывести константу планка и скорость света из числа Пи и основания натурального логарифма - было бы другое дело.
В этом смысле идея того же Смолина об эволюции физических констант через "размножение" вселенных мне нравится, хотя для нее и нет экспериментальных подтверждений. Она обьясняет непонятные вещи. abductive reasoning, так сказать.
egovoru
Jun. 14th, 2018 12:21 pm (UTC)
"лучше что-то чем ничего"

Главный тезис Смолина - что вовсе не "ничего", а что есть несколько перспективных альтернативных подходов (и петлевая гравитация - только один из них!), которые тоже надо развивать (т.е., вкладывать в них деньги), потому что в настоящий момент не ясно, какой именно из них позволит достичь желаемой цели. Проблема, видимо, в том (и Смолин в своей книжке очень "толсто" на это намекает :) что струнным теоретикам эти альтернативные подходы вовсе не кажутся перспективными. Смолин пишет, что, например, они никогда не приглашают этих "альтернативщиков" на свои конференции и т.д., хотя я, конечно, не могу судить, насколько он прав.

"идея того же Смолина об эволюции физических констант через "размножение" вселенных мне нравится"

В этой книжке про свой "естественный отбор вселенных" он упоминает только вскользь, но я уже знакома с этой его идеей по его следующей книжке, которую я прочла прежде этой. Тут у меня как-то не укладывается в голове вот что. С одной стороны, Смолин вроде бы скептически относится к мультиверсу как таковому (именно потому, что существование в принципе недоступных нам паралелльных вселенных по определению невозможно ни доказать, ни опровергнуть). Но, с другой, он развивает эту мысль о естественном отборе среди множественных вселенных. Ну, и как это может сочетаться?

А про эволюцию физических констант как раз будет мой следующий пост - оставайтесь на нашей волне! :)
marigranula
Jun. 14th, 2018 12:33 pm (UTC)
" С одной стороны, Смолин вроде бы скептически относится к мультиверсу как таковому (именно потому, что существование в принципе недоступных нам паралелльных вселенных по определению невозможно ни доказать, ни опровергнуть). Но, с другой, он развивает эту мысль о естественном отборе среди множественных вселенных."
Если нельзя, но очень хочется, то можно :)
В принципе, Смолин по видимому любит саму идею репликации информации между чем то и чем то, он использовал ее и в интерпретации квантовой механики https://arxiv.org/pdf/1104.2822.pdf
egovoru
Jun. 14th, 2018 12:38 pm (UTC)
А не могли бы Вы изложить популярно, "для чайников", что же, собственно, он там предлагает? А то профессиональные статьи мне читать, конечно, сложновато :(
marigranula
Jun. 14th, 2018 12:51 pm (UTC)
В двух словах - он предполагает, что все одинаковые объекты (ну например, все электроны или протоны с одинаковой энергией) во вселенной образуют ensemble, и каждый элемент этого ensemble может копировать свое состояние в другие элементы этого ensemble, что и создает квантовые явления (такие как superposition). А вот макроскопические обьекты представлены в единственном экземпляре, соответственно ensemble для них включает один элемент, в который скопировать свои свойства некому, и поэтому поведение макросистем является классическим , а не квантовым.
egovoru
Jun. 15th, 2018 12:31 am (UTC)
"все электроны или протоны с одинаковой энергией"

Что значит, "с одинаковой энергией"? Ведь энергия - это не постонная характеристика частицы вроде массы покоя или спина, а может меняться? Скажем, электроны в атоме меняют свою энергию в ходе химических реакций или после поглощения атомом фотона. И что, в этом случае электрон автоматически переходит из одного ансамбля в другой, что ли?
marigranula
Jun. 15th, 2018 02:35 am (UTC)
Совершенно верно!
egovoru
Jun. 15th, 2018 11:16 am (UTC)
А повторите, пожалуйста, еще раз, в чем же проявляется эта "ансамблевость"? То есть, какие именно свойства согласованно меняются у частиц, обладающих одинаковой энергией? Ясно, что это не пространственные координаты, но что?
marigranula
Jun. 15th, 2018 12:05 pm (UTC)
Речь идет например о фазе, пространственных координатах, направлении спина.... Он в статье пишет, что само пространственное положение является emergent property, и две одинаковые системы (то есть члены одно ансамбля) даже разделенные очень большими дистанциями взаимодействуют за счет копирования. Он убирает этим манером проблему с коллапсом wavefunction - коллапса вообще никакого нет, просто копируются состояния, а quantum randomness - это результат стохастических копирований.
egovoru
Jun. 15th, 2018 12:15 pm (UTC)
Погодите, но ведь если речь идет об "очень больших дистанциях", то не означает ли это автоматически, что пространственные координаты как раз не синхронизируются? Боюсь, для моего понимания эта идея чересчур сложна :(
marigranula
Jun. 15th, 2018 12:27 pm (UTC)
"Боюсь, для моего понимания эта идея чересчур сложна "
Да у меня эта статья вызвала тоже очень много вопросов, и он не дает там ответов... Она очень сырая. У меня ощущение, что это наброски для конференции, и дальше он просто не стал развивать идею. Все та же бритва Оккама - зачем городить огород с копированием и ансамблями для того чтобы объяснить пару проблем, для которых и другие объяснения есть. Я ее просто привел как пример любви Смолина к копирования свойств (из одной вселенной в другую, от одной частицы к другой) :)
(no subject) - egovoru - Jun. 15th, 2018 12:32 pm (UTC) - Expand
sergepolar
Jun. 14th, 2018 01:12 pm (UTC)
просто часть мультиверсов придумали его личные враги, занимающиеся струнами и космологической инфляцией. Эти мультиверсы он не любит :)
А другие - вполне.