我知道兩組物理學家之間存在很大爭議:
- 支持弦論的人(我認為其中大多數人)
- 和反對弦論的人 ol>
第二組的論點之一是沒有辦法反駁弦論的正確性。
所以我的問題是是否有任何定義好的實驗那會反駁弦論嗎?
我知道兩組物理學家之間存在很大爭議:
第二組的論點之一是沒有辦法反駁弦論的正確性。
所以我的問題是是否有任何定義好的實驗那會反駁弦論嗎?
人們可以通過許多幾乎肯定不會發生的觀察來反駁弦論,例如:
通過在高能量下檢測到洛倫茲違規:弦理論預測,洛倫茲對稱性在任何能級上都是精確的。費米衛星等人最近的實驗表明,洛侖茲對稱性即使在普朗克尺度上也能工作,其精度遠高於100%,並且在不久的將來精度可能會提高。例如,如果某個實驗曾經聲稱某個粒子的運動比光快,那麼弦論會預測該實驗中會發現一個錯誤
通過檢測違規等價原則;已通過$ 10 ^ {-16} $的相對準確度進行了測試,不太可能發生違規;字符串理論通過檢測我們世界中的數學不一致來預測定律是精確的
,例如,$ 2 + 2 $可以等於$ 4 $和$ 5 $;這樣的觀察將使弦理論的現有替代方案成為可能,因為所有這些替代方案在數學上都與重力理論不一致。顯然,不會發生任何事情。而且,人們可能會發現弦理論以前未知的數學不一致之處-即使在無休止的成功測試之後,這種情況似乎也極不可能發生
通過實驗證明黑洞中的信息丟失,或者其他與弦論所預測的與量子引力的一般性質相抵觸的其他信息,例如高質量能中心體制主要由黑洞產生和/或黑洞具有右熵;弦論表明,信息在無症狀的Minkowski空間的任何過程中都得以保留,包括Hawking輻射,並證實了Hawking-Bekenstein主張是正確的半經典近似。顯然,您還通過證明重力子不存在來反駁弦理論。如果您可以證明引力是一個熵力,那麼它也將排除弦論。
通過實驗證明世界不包含引力,費米子或不存在引力。低能量子場論沒有對此進行描述;或量子力學的一般假設不起作用;弦論預測這些近似有效,並且量子力學的假設完全正確,而弦論的替代方法則預測像標準模型等不可能的事情。
通過實驗證明正如Cumrun Vafa所解釋的,現實世界與所有字符串真空預測的某些一般特徵相矛盾,而“沼澤地” QFT無法滿足這些特徵;如果我們生活在沼澤地,那麼弦論領域內的任何事物都無法描述我們的世界。弦論的一般性預測可能包括以下事實:重力是最弱的力;模空間具有有限的體積;到目前為止,似乎仍能滿足類似的預測
通過繪製整個景觀,為粒子物理(質量,耦合,混合)計算每個真空的準確預測,並顯示它們與實驗不兼容在已知誤差範圍內測得的粒子物理參數;這種反駁弦論的方法雖然很難,但原則上也是可行的(儘管就原理上講,儘管現在還沒有足夠的數學機制可以精確地計算任何真空的特性)
通過實驗對普朗克尺度的物理學進行分析,並表明我們的世界在任何尺度上都不包含超對稱和超尺度。如果您檢查是否沒有達到某個更高規模的SUSY,則會增加字符串理論與我們的宇宙無關但不會提供充分證據的可能性
令人信服地觀察基本結構常數等變化的常數會否定弦理論,除非同時觀察到一些允許這種可變性的弦模型的其他不可能的預測
在實踐中很難甚至不可能反駁弦論的原因是,弦論已作為一種定性框架,如果要同時包括QFT和GR的成功,它必須取代量子場論。 。這沒什麼不對的。在實踐中很難排除一種理論的事實,這是另一種說法,即根據已經塑造了我們對未來觀察的期望的觀察,已經證明該理論“可能是正確的”。科學要求假說在原則上必須是可證的,並且上面的清單肯定顯示了弦論。 “批評”通常是針對弦論而不是量子場論。但這反映出人們對弦理論的預測產生了深刻的誤解。或對科學方法的過程有深刻的誤解;
在科學中,只能排除一種與觀察結果相矛盾的理論。然而,弦論的前景預測了在低能量下與量子場論相同的可能觀察結果。從長距離來看,弦理論和QFT作為框架是無法區分的。他們只是用不同的方法來設置詳細的可能性。在QFT中,選擇顆粒含量並確定耦合和質量的連續值。在弦論中,人們只選擇一些關於緊湊型流形拓撲以及離散通量和油膜的離散信息。儘管離散可能性的數量很大,但所有連續數都可以任意精確地從這些離散選擇中得出。
因此,從在低能量下進行的可行實驗來看,QFT和弦論的有效性是等效的。區別在於QFT不能在量子框架中包含一致的引力,而弦論也可以自動預測一致的量子引力。這是字符串理論的優點,而不是缺點。相對於QFT,弦理論沒有已知的缺點。由於這個原因,它至少是 ,即QFT。
尤其是,在AdS / CFT對應關係中已經表明,字符串理論自動是描述諸如定規理論等動力學理論的完整框架;它等效於顏色數量較大時在限制中的行為以及相關限制。該證明不能再次“未經證實”:弦理論將其自身作為更為完整的描述附加到了量規理論上。後一種較舊的理論-標尺理論-已通過實驗建立,因此弦理論不再可以從物理學中刪除。和我們在一起像QCD或物理學中的其他任何事物都是物理學的一部分。問題只是描述我們周圍世界的正確真空或背景是什麼。當然,這仍然是一個未知數的問題。但這並不意味著一切,包括對字符串理論的需求,都還不得而知。
可能發生的事情是,儘管這是非常非常不可能的,但它是弦理論的一貫的,非嚴格的競爭者,它也能夠預測宇宙的特徵,就像將來出現的弦理論一樣。 (我正在仔細觀察所有新想法。)如果這個競爭對手看起來與觀察到的宇宙更加一致,它可能會取代甚至取代弦理論。似乎幾乎沒有顯而易見的“競爭”理論,因為可能的統一理論的前景已經被廣泛地描繪出來了,它是非常多樣的,並且每當仔細地施加所有一致性條件時,人們就會發現他回到了完整的理論上。
即使在沒有弦論的情況下,也有可能發生新實驗將發現不可能的新現象的現象,至少是不自然的。理論。顯然,人們將不得不找到對這些現象的正確描述。例如,如果電子內部存在preon,則需要一些解釋。它們似乎與我們今天所知道的字符串模型構建不兼容。
但是,即使做出了這樣一個令人驚訝的新發現,仍然有相當一部分理論家顯然會嘗試在弦理論的框架內尋找一種解釋,這顯然是正確的策略。其他人可以嘗試在其他地方找到解釋。但是,無休止地嘗試“擺脫弦論”幾乎與物理學中“擺脫相對論”或“擺脫量子力學”或“擺脫數學”一樣不合理。您根本做不到,因為這些事情已經被證明可以在某種程度上起作用。物理學還沒有達到最終的終點-全面理解一切-但這並不意味著物理學可能容易地回到弦前,量子前,相對論或數學前時代又來了。幾乎可以肯定不會。
由於許多人對此似乎有很奇怪的想法,所以讓我們從更簡單的角度來解決這個問題。
讓我們假設您有一個朋友,他只在正整數的算術水平上了解數學。您試圖告訴他負數的存在,然後他告訴您,
那是愚蠢的,顯然沒有“負數”之類的東西,我怎麼能衡量這麼愚蠢的東西?你能給蘋果一個負數嗎?不,你不能。我可以欠您一個正蘋果,但是顯然沒有負蘋果。
您怎麼能開始爭論負數這樣的事情呢?
一個非常強大的第一步是數學一致性。您可以列出所有您相信可以表徵正整數算術的所有抽象屬性:
(請注意,與實數的情況形成鮮明對比的是,第一個屬性可以用歸納法證明,而不必是一個公理。類似地,其他如果希望,可以從其他指定為更基本的屬性中證明列出的屬性,而對於實數則無法做到。)
因此,一旦您倆都同意這些公理可以表徵正整數完全可以看出,基於它們的形式性質,這些假設的負數與上述公理是一致的。這說明什麼?
正整數(加上負整數)本身至少可以做正整數。
(停止此時,請暫停以了解此約束有多強大!在這個級別上,可以用其他幾種方式來概括算術, ,是否與您想要的屬性保持一致?零。絕對沒有其他方法可以做到這一點,這令人難以置信,建議您在其餘卡通參數中牢記這一點,並了解如何
您的朋友回答:
當然,您可以寫下這樣的玩具模型,並且它們可能是一致的。 ,但它們與現實不符。
現在,您還需要向朋友展示什麼以說服他負數的有效性?
您發現他們只能用正數無法做到的其他事情。簡單地說,您可以說每個正整數值代數方程都沒有解:
$$ x + 1 = 0 $$
沒有解。 / p>
但是,很簡單的事實是,擴展到負數可讓您求解這樣的方程式。然後,要說服您的朋友負數的有效性,剩下的就是證明這等同於解決一個(“先驗”)不同問題,該問題僅涉及正整數的算術運算:
$$ x + 1 = 0 \ iff y +1 = 1 $$
因此,$ y = 0 $和$ y = x + 1 $等效於另一個問題
為完整起見,我們還必須考慮對負數“唯一”的問題,例如$(-1)(-1)= 1 $,但在整數域中,這些是可以簡化為上述內容的瑣碎事項。即使在實數的情況下,考慮到我們已經展示的其他內容,這些後果也幾乎可以“保證”以直觀地得出。
現在,假設您的朋友是一個合理,合乎邏輯的人,他現在必須相信負數的有效性。
我們展示了什麼?
來確定對於特定係統來說這是否是一個好的模型,您必須查看以前沒有解決方案的問題的子集,然後看看是否有新的屬性是該系統的特徵。在這種情況下,這很簡單,因為負數的屬性是如此明顯。在使用更複雜的事物來描述物理情況的細節的情況下,它並不那麼明顯,因為理論的結構和實驗並非如此簡單。
這如何應用於弦論?我們必須證明什麼才能說服一個有理性的人相信它的有效性?根據上述論點,我主張:
因此弦論至少與其他物理學基礎一樣好。再次停下來驚嘆於該聲明的強大功能!實際上,有多少種方法可以一致且平凡地寫出可簡化為GR和QFT的理論?也許不止一個,但肯定不是很多!
現在的問題是-我們要學習什麼新知識?從弦論中我們還能得到什麼其他約束?在字符串理論中,GR和QFT中的哪些問題可以等效地寫為等價問題?弦論可以解決哪些問題完全不在GR和QFT領域?
其中只有最後一個超出了當前實驗的範圍。弦論支配的“自然”境界是實驗的行為,處於很高的能量,或者等效地,距離很短。簡單的計算表明,這些樸素區域遠遠超出了當前實驗直接檢測的範圍。 (請注意,在上面的負數示例中,不必嚴格針對相應領域的“理論”的有效性就可以提出令人信服的論點;請停下來思考原因!)
但是,可以用弦理論解決諸如黑洞信息丟失之類的先前理論的理論“問題”。儘管這些不能通過實驗驗證,但非常有意思的是,它們除了在正確的範圍內重現正確的理論外,還接受了預期的解決方案。
AdS / CFT允許我們從字符串理論的角度解決純粹領域理論的問題。換句話說,我們已經解決了新語言中已經可以用舊語言解決的問題。這樣做的好處是,它使我們可以在舊語言難以處理的領域中精確地解決問題。
弦論還可以約束並指定低能粒子的光譜和性質。 。原則上(以及在玩具計算中),它告訴我們所有的所有耦合,粒子的生成,粒子的種類等。我們還不知道弦理論中給我們的描述。 >完全標準模型,但是它確實限制了低能現象學,這一事實是一個非常有力的陳述。
說真的,要說服非常懷疑的讀者,剩下的就是以下內容之一是正確的:
我主張,並且(通常出於充分的理由)我認為,第一個是正確的。沒有正式,完整的數學證明可以證明是這種情況,但是絕對沒有任何錯誤提示,我們可以獲得與標準模型非常相似的模型。另外,可以證明標準模型的所有基本特徵(例如手性費米子,正確的世代數等)都與弦論相一致。
我們還可以問,這會是什麼?是說如果弦理論是錯誤的?確實,這表明
該理論在數學上是不一致的(沒有理由相信這一點)
從根本上講,無論是量子力學還是相對論都以某種相當病理的方式失敗了,例如違反了洛倫茲不變性或單一性。這將表明,一切理論都將與迄今寫下的一切完全不同。這是一個非常不穩定的主張-考慮如果加法中存在“錯誤”,上面算術示例中將發生什麼。
理論是一致的,並且GR和QFT的概括,但在某種意義上不是正確的“極限”的概括。這種情況發生在例如Kaluza-Klein理論中,其中手性費米子不能正確地寫下來。在這種情況下,還可以通過足夠仔細的分析來提出解決方案(這是進入弦論的一種潛在方法)。
在這三種可能性中,前兩種可能性極小。第三種可能性更高,但是鑑於已知所有基本功能都可以顯示出來,如果我們幾乎可以重現我們想要的東西,但不是很完美,這似乎很奇怪。就像在算術示例中一樣,能夠重現我們想要的所有屬性,除了$ 1 +(-1)= 0 $。
如果您小心一點,可以表達我的觀點在更正式的意義上,如果需要的話,從形式符號邏輯的意義上來說,確切地說具有一致的概括是什麼,並看到必須“失敗”的東西才能使對立的對立成為正確。 (也就是說,(填充)=>字符串是正確的,所以〜strings =>〜(stuff),然後解開〜(stuff)的含義,解釋其可能性!)
弦理論應該附帶一個實驗建議,並對實驗結果做出一些預測。
如果一個理論不能做出任何預測,那麼它將逐步證明自己...
問題在於,使用字符串從理論上講,這是非常困難的,弦理論家們在他們面前有一年的時間要朝這個方向前進。但是如果在100年後我們仍然處於相同的地位,那麼就可以證明弦論是徒勞的...
“測試”弦論的唯一方法是實際弄清楚它首先預測的內容,目前尚不明確。
與大多數主張相反,弦論實際上是一種獨特的理論,因為它沒有可調整的自由參數。但是,它具有大量或可能是無限數量的經典解或“真空”。這些真空中的大多數看上去都不像真實世界,有些(我說這可能是〜10 ^ {500} $)非常相似(因為它們似乎像標準模型一樣對應於低能物理),並且
指定真空度後,就可以完全相同地固定預測-對所有事物(這就是對所有事物進行理論化的意思)。因此,例如,您可以計算電子的質量到小數點後的位數,然後在實驗室中對其進行測試,並且真空度可以對宇宙學對像做出明確的預測(例如:宇宙弦或疇壁的存在)。我們不清楚。
當然,沒有一種方法可以確定哪個真空與現實相對應,我們將面臨與量子場論相同的問題。也就是說,您實際上必須先出去測量某些東西才能做出預測(例如,在標準模型中,我們需要確定$ 26 $可調自由參數,例如Yukawa耦合,基本粒子質量等) ..但是,一旦做到這一點,便可以無限地預測其他許多事情,例如散佈橫截面。
因此,在字符串理論中,這意味著將$ 10 ^ {500} $真空減少為一個更人類的數字,例如$ 50 $,$ 10 $或更好的$ 1 $或$ 0 $($ 0 $意味著該理論是偽造的)。這需要在普朗克尺度上進行散射實驗,這意味著粒子加速器大致在銀河系尺度上。
當然,可能會發現弦理論做出了明確的證偽性預測,但這確實需要大量的理論工作b / c,這意味著不僅要了解與現實世界相對應的真空,而且還要了解一些知識。如果您理解我的意思,請另外$ 10 ^ {500} $美元。儘管如此,我們知道它確實做出了一些預測。例如,引力量子的存在在所有解中都是通用的。同樣,量子力學和狹義相對論必須成立的事實是另一個可靠的預測。
用實驗方法探測量子引力的尺度非常困難,因此幾乎沒有可能測試弦論是否正確,因為弦論是包含量子引力的統一理論。費米伽馬射線望遠鏡觀測是探測普朗克標度的少數觀測之一,該觀測表明,不同能量的光子在宇宙距離上的傳播非常接近於相同的速度。如果結果表明速度分散,則將反駁弦論,並鼓勵物理學家研究其他觀點。
當然,任何反駁量子論或廣義相對論的觀察也將反駁弦論,但真正感興趣的是與量子引力直接相關的觀測,因為不同的理論已經在各自的體系中得到了很好的建立。從理論上將量子理論和引力結合到一個一致的物理學理論中的理論已經非常強大。特別是應該有一些擾動性的低能量極限,以與物質相互作用的引力子來描述重力。儘管付出了很多努力,但弦理論是唯一可以完成此任務的方法,很難設想出第二種方法。實際上,採用這種方法是非常令人驚訝的,因為它需要奇蹟般地消除異常才能使其正常工作。這使許多人相信弦論是遵循的正確路徑。
最終,需要對支持弦論的量子引力效應進行確定的觀察。就像我說的那樣,目前進行此類觀測的可能性並不多,但是這對於任何其他量子引力理論都將是一個問題。
在大型強子對撞機上,我們可能會幸運並觀察到較大的額外尺寸,但沒有理由期望這樣做。我認為更有可能的另一種可能性是,將觀察到超對稱性並發現它採取支持超重力起源的形式。仍然我們沒有道德上的權利,指望宇宙能夠為我們提供如此簡單的線索,而弦理論並不能保證有這樣的線索。
從理論的角度來理解弦理論仍然有不斷的進步,並且這種進步還在繼續。弦論的非擾動方面需要做更多的工作,以便我們可以更好地理解它對宇宙學的影響。有人希望觀察大爆炸留下的遺留引力波甚至低頻無線電波可能具有依賴於量子引力效應的特徵性特徵。同樣,我們沒有道德權利要求這種觀察即將到來,但是如果我們幸運的話,它也許會。
如果正確理解(?)盧博斯曾經說過的話,弦理論要求扭力(在GR中)為零。目前正在進行/計劃進行測量扭力的實驗。因此,不僅存在實驗上對弦論的反駁,而且我們應該盡快得到數據。
從某種意義上講,任何不贊成量子力學的實驗都會引起對弦論的認真重新審視,但是,正如許多實驗學家會開玩笑說,理論家會總是找到一種方法來修正他的理論以符合觀察結果。無論如何,量子理論似乎得到了很好的支持,並且不太可能在不久的將來被抹黑。
對弦理論的直接測試,不過,必須等到我們能夠探測到更高的能量之後。
>字符串激勵,缺少激勵。但是問題是,除非您相信普朗克規模較低的理論,否則您將不得不投入我們在實驗室中永遠無法達到的能量來測試這種制度。但是至少在原則上是可以證偽的。
正如其他海報所暗示的那樣,關鍵問題是能量。
在非常高的能量水平下,接近某些量子引力“極限”時,基本粒子的串狀性質將變得越來越明顯。 (例如,根據實驗,在足夠高的能量水平下,可能會識別出材料的新的特定“共振”。)
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我想反駁弦論的可能性很小。但是有兩種方法會在弦論中引起麻煩:一種是理論上的,另一種是實驗上的。兩者都不太可能很快發生(兩者都不太可能反駁,因為字符串理論似乎是正確的方式,至少到現在為止。)-如果有人想至少在最初的時候“反駁”近似引起某種懷疑,應該找到一種理論,該理論至少解決與弦理論所解決的問題一樣多的問題,並至少解決弦理論的其餘一些問題。 (即使存在另一種理論,它的發現仍然需要幾十年的時間才能發展。)
-正如其他人所說,我們需要在地球上獲得更高的能量,或者找到一種更好的定位方法並可能檢測宇宙中的這些更高能量。要實現或定位某個地方,從現在起可以檢測到弦理論影響的能量將花費很多年,至少這是人們普遍的信念。
-有時我會聽弦理論的“爭論”是不是理論上的或者是錯誤的,因為不能被驗證或反駁是競爭上的錯誤。僅僅因為這不是一個論點。如果我們必須付出更高的精力來了解弦理論,那麼我們就必須這樣做;這很可能是物理學。在任何情況下,甚至更簡單的物理學故事都像中微子一樣使之itis病(當時的批評家認為:“甚至沒有錯”或最樂觀的“沒有觀察中微子的實際方法”);保利(Pauli)和費米(Fermi)在約1930年進行了理論預測,1956年發現了考恩(Cowan)和雷納斯(Reines),這可以教會我們一些事情……
最後一句話的答案是: 到目前為止,還沒有任何實驗或檢測器可以驗證弦理論。相信在將來,當我們能夠實現或將這些較高的能量定位在可以檢測到弦效應的更高能量處時,就會發生這種情況。
通過經驗偽造弦論假設來反駁弦論。沒有任何假設可以辯護,也可以不必假設。偽造BRST不變性,字符串理論崩潰。偽造等價原理(EP),整個物理學都需要重寫。沒有可測量的可觀測值違反EP。所有連續且最近似連續的對稱性均服從於Noether定理。
您需要一個可計算(因此您知道多少)但不可測量的,可觀察到的(因此您知道它在那裡),這是絕對不連續的對稱性-並測試其不同的結果。左腳穿的鞋子和襪子有區別嗎?您和我的數量是多少?定量手性是在任意數量的維度中計算的。物理40,4587(1999)和
http://petitjeanmichel.free.fr/itoweb.petitjean.freeware.html#QCM
( http:/ /www.mazepath.com/uncleal/norbors.gif
溶液旋光忽略原子質量分佈)
將一雙鞋切成$ \ mathrm {mm} ^ 2 $件。對它們進行左右排序。手性是一種緊急屬性。這取決於規模。為了用一雙鞋子測試EP,一個人需要一個最小可能規模的鞋子-幾個原子-而是很多鞋子來求出可測量的差異。物理不能做到這一點,但是化學可以。
如果有什麼東西可以打破弦論(我們不能比盧博什更聰明,但我們可以可以正交),那麼
http://www.mazepath.com/uncleal/erotor1.jpg
兩次幾何Eötvös實驗。 $ 0.113 \,\ mathrm {nm} ^ 3 $體積/α-石英單位晶胞。 $ 40 \,\ mathrm {grams} $淨價為$ 8 $單晶測試質量,比較$ 6.68×10 ^ {22} $對相反的鞋(成對的$ 9 $-原子對映體晶胞,測試質量數組立方體的相對垂直邊) 。
請勿以此打賭您的成績!投注12月瑞典晚餐是可以接受的,特別是如果其主菜是surströmming,