?

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

a_gorb
Jun. 16th, 2018 10:02 am (UTC)
”Соответственно, эксперименты нужны, чтобы очертить границы этой области.”
Совершенно верно. Ради этого современные эксперименты и проводятся (я об этом уже упоминал). Подтверждать уже нечего, надо определять границы применимости. Проблема в том, что пока все эксперименты со все увеличивающейся точностью подтверждают ОТО. Такая же ситуация с КМ – эксперименты раз за разом подтверждают даже самые «фантастические» предсказания КМ. (Например, эффект Казимира. Как вам существование колебаний вакуума, которые создают давление?:))
В этом и сложность современной науки – нет экспериментальных данных об ограничении теорий.

”эти теории - только приблизительные ”
Мне неизвестны абсолютно логически стройные физические теории. Это не обязательно бесконечности, бывают и другие логические несостыковки. Но решение бывает разное, но не быстрое.
Например, в механике Ньютона логические шероховатости частично были убраны лет через 100 за счет переформулировки ее основ через принцип наименьшего действия. А вот логическая проблема с тем, что же такое инерциальные системы отсчета, была решена только в ОТО через 200 лет. Интересно отметить, что для решения второй проблемы не понадобились новые эксперименты, все уже было известно и самому Ньютону.
Или ЭД Максвелла. Проблемы с теорией были понятны довольно быстро. И довольно быстро были получены экспериментальные данные, ей не объясняемые (фотоэффект и излучение черного тела). Но вот создание более общей теории (квантовой электродинамики) произошло через несколько десятков лет.
egovoru
Jun. 16th, 2018 12:18 pm (UTC)
"Проблемы с теорией были понятны довольно быстро. И довольно быстро были получены экспериментальные данные, ей не объясняемые"

Вот и Смолин отмечает это. Он пишет, что для каждой физической теории, выдвигаемой в прежние времена, в течение максимум 5-10 лет удавалось получить экспериментальные результаты, либо подтверждающие, либо опровергающие ее. А вот струнная теория уже 30 лет с нами, а воз и ныне там жюри все еще заседает :(

Но, может быть, тут негоже так уж линейно рассчитывать? Логично предположить, что по ходу усложнения наших теорий на их верификацию будет требоваться экспоненциально увеличивающееся время? (Это если уж вообще пытаться прогнозировать научный прогресс, что само по себе - занятие весьма сомнительное).
sergepolar
Jun. 16th, 2018 01:25 pm (UTC)
тут есть легкая тяжелая неправда :)
Возьмем скалярно-тензорную гравитацию.
Она все еще с нами, но никаких свидетельств в пользу - нет.
Возьмем MOND.
Можно приводить еще массу примеров (супергравитацию, суперсимметрию, ...).

Причем, струнщики скорее могут обратить этот аргумент в свою пользу, сказав, что с точки зрения математики подход оказался настолько продуктивным, что было несколько важных моментов взлетов. Что, по их мнению, будет говорить о больших перспективах метода.
egovoru
Jun. 16th, 2018 01:34 pm (UTC)
Mea culpa: я забыла уточнить, что у Смолина речь идет о периоде до 1975 года. А эти теории, что Вы упоминаете, наверное, все же более свежие?

"с точки зрения математики подход оказался настолько продуктивным"

Да, Смолин признает, что с паршивой овцы хоть шерсти клок развитие струнных теорий породило несколько новых областей математики. Но это ведь вовсе не та цель, ради которой струнные теории создавались? И уж конечно по этому признаку странно судить о перспективности теории: никто ведь не гарантирует, что в природе заведомо найдется соответствие всем нашим математическим фантазиям :)

Кстати, к суперсимметрии он относится с большим подозрением. Правильно ли я понимаю, что одна из надежд, возлагаемых на БАК - это обнаружение суперпартнера какой-нибудь уже известной частицы?

Edited at 2018-06-16 01:36 pm (UTC)
sergepolar
Jun. 16th, 2018 02:59 pm (UTC)
суперсимметрия - первая половина 70х.
скалярно-тензорная гравитация - 1961.
Супергравитация - 1975.
Ну и т.д.

С БАКом в этом смысле скорее всего уже все (конечно, там увеличат параметры, а потому надежда еще есть, но ...).

Еще раз: Смолин относится с подозрением ко всем теориям, кроме старых и своих :)
egovoru
Jun. 16th, 2018 03:34 pm (UTC)
"С БАКом в этом смысле скорее всего уже все"

Как я понимаю, обнаружение бозона Хиггса считают достаточным оправданием его строительства. А что нужно, чтобы отыскать хотя бы одного суперсимметричного партнера?

sergepolar
Jun. 16th, 2018 03:45 pm (UTC)
кто ж знает, что надо!
Знали бы - может уж и сделали бы.
Они могут быть массивными. Тогда большие энергии нужны.

Можно еще, конечно, обнаружить частицы темного вещества, и доказать, что это нейтралино.


a_gorb
Jun. 16th, 2018 08:05 pm (UTC)
”для каждой физической теории, выдвигаемой в прежние времена, в течение максимум 5-10 лет удавалось получить экспериментальные результаты”
Не уверен, что все так однозначно. Бозон Хиггса – 48 лет от предсказания до подтверждения. Молекулярно-кинетическая теория – 90 лет (или 167 лет, как считать) до подтверждения.

”Логично предположить, что по ходу усложнения наших теорий на их верификацию будет требоваться экспоненциально увеличивающееся время?”
Денег больше, это точно. Сложность даже не в теории (имея в виду ее логико-математическую сложность), сложность именно в эксперименте. Исследованы довольно широкие диапазоны энергий, масштабов, времен и т.п., надо продвигаться дальше. А это сложно и дорого. Я уже писал, есть понимание, что нужно строить электронный коллайдер, но цена:(
egovoru
Jun. 16th, 2018 08:18 pm (UTC)
"Бозон Хиггса – 48 лет от предсказания до подтверждения"

Но зато для всех предыдущих частиц это время было таки короче - у меня даже будет специальная картинка про это в одном из следующих постов :)

"нужно строить электронный коллайдер, но цена"

Тут, наверное, вот какие соображения имеют место. Открытие электричества довольно быстро привело к безопасному освещению и т.д., открытие рентгеновских лучей - появлению новых методов диагностики, радиоактивности - новому способу добычи энергии и т.д. А к чему привело открытие бозона Хиггса спрашивают налогоплательщики? Может, вовсе не суперсимметрию надо искать, а способы излечения рака? Или даже - способы предотвращения войн?
sergepolar
Jun. 16th, 2018 09:09 pm (UTC)
Это эффект селекции. Вы же берете ОТКРЫТЫЕ частицы.
Возьмите неоткрытые (но активно обсуждаемые): нейтралино, аксионы, дополнительные типы нейтрино и т.д.
egovoru
Jun. 16th, 2018 09:49 pm (UTC)
Ну, так для еще не открытых частиц нельзя и подсчитать время от предсказания до открытия, так что и говорить пока не о чем? Может, их и никогда не откроют - они окажутся фикциями, как светоносный эфир?
sergepolar
Jun. 17th, 2018 10:17 am (UTC)
т.е., вы правда не понимаете лукавость "аргумента" Смолина в свете того, что я написал.
(no subject) - egovoru - Jun. 17th, 2018 01:02 pm (UTC) - Expand
(no subject) - sergepolar - Jun. 17th, 2018 01:57 pm (UTC) - Expand
a_gorb
Jun. 19th, 2018 06:53 pm (UTC)
”радиоактивности - новому способу добычи энергии и т.д. А к чему привело открытие бозона Хиггса”
От открытия радиоактивности до первого атомного реактора прошло 46 лет. С бозоном – надо подождать:)
Бывает по-разному. Иногда явление уже известно и применяется, а теория следует за практикой (тепловые машины, термодинамика); иногда от теории до практики все происходит быстро (ЭМ волны, радио); иногда ждать приходится долго. Но возможно, что и некие результаты непосредственно на практике востребованы не будут никогда. Но! Есть важное «но». Побочный результат. Даже исследования, проводимые в ходе проектирования новых ускорителей электронов, дали целый ряд новых прикладных результатов, которые скорее всего найдут практическое применение.
Есть такой характерный пример. Сэр Ловелл в Англии в 1952 году стал строить радиотелескоп диаметром 76 метров (тогда – самый большой, сейчас – третий по величине из полноповоротных). Деньги у него быстро кончились, что получат налогоплательщики за такие большие деньги, объяснить не получилось, и ему грозила тюрьма. Но вот СССР запустил спутник. Спутник не пугал, пугало, то, что еще можно запустить такой ракетой. И Английское правительство поняло, что этот телескоп вполне можно использовать для наблюдений за запусками баллистических ракет. «Тарелка» Ловелла единственная, которая могла решить эту задачу. На первый взгляд практически не нужная конструкция вдруг оказалась остро необходимой.
egovoru
Jun. 19th, 2018 11:41 pm (UTC)
Да, конечно, заранее предсказать полезность тех или иных научных открытий никак невозможно. Но пряников сладких денег всегда не хватает на всех, поэтому приходится выбирать, тратить ли их именно на фундаментальные физические исследования или на, скажем, какие-то социологические штудии, результаты которых могли бы, в принципе, научить нас предотвращать войны. Нет ли у Вас ощущения, что техническое обеспечение человечества уже давно опережает его, так сказать, самосознание? А если это действительно так, то это ведь опасно - все равно как дать ребенку спички?
a_gorb
Jun. 20th, 2018 06:07 pm (UTC)
”тратить ли их именно на фундаментальные физические исследования или на, скажем, какие-то социологические штудии, результаты которых могли бы, в принципе, научить нас предотвращать войны”
Думаю, что социологам деньги то же выделяют. Впрочем, не представляю, что они будут делать, например, с миллиардом долларов. Потратить большие деньги надо еще суметь.
Но в этих общественных науках есть, на мой взгляд, проблема экспериментальной проверки. В самом деле, вряд ли позволят провести полноценный эксперимент над обществом:)
Азимов в своей серии «Академии» («Фонд») как раз и изобразил такую социологическую науку, которая обладала мощной предсказательной силой.
”Нет ли у Вас ощущения, что техническое обеспечение человечества уже давно опережает его, так сказать, самосознание? А если это действительно так, то это ведь опасно - все равно как дать ребенку спички?”
Есть такое ощущение, и, да, это опасно. Но человечество отнюдь не едино, «пряников» на всех по-прежнему не хватает. Поэтому и остается опасение, что «спички» будут у кого-то другого, а не у тебя.
(no subject) - egovoru - Jun. 21st, 2018 12:00 am (UTC) - Expand
(no subject) - a_gorb - Jun. 28th, 2018 07:52 pm (UTC) - Expand
(no subject) - egovoru - Jun. 29th, 2018 12:02 am (UTC) - Expand