¿La teoría de cuerdas hace alguna predicción que pueda ser probada empíricamente? ¿Es la teoría de cuerdas falsificable? ¿Tiene que ser falsificable? Si no es falsable, ¿puede considerarse una teoría científica?

A.1 : sí. En cubos
A.2 : sí. Claramente así.
A.3 : Sí, pero eso no significa lo que la mayoría de las divulgaciones pretenden que sea.
A.4 : La premisa es nula (ver arriba), y sí, es una teoría científica.

1 .: Adaptado de la respuesta de Joshua Engel: a energías mucho más bajas que [matemáticas] 10 ^ {19} \, \ text {GeV} / \ text {partícula elemental} [/ matemáticas], la teoría de cuerdas se reduce a la teoría de calibre de campo cuántico interacciones y relatividad general, que se han probado (y confirmado) ampliamente; todas esas pruebas son de facto también pruebas de la teoría de cuerdas. Lo que realmente necesitaríamos son pruebas que elijan entre la teoría de cuerdas y su (s) competidor (es) que reproducen todas estas “pruebas de límite de baja energía” pero difieren de la teoría de cuerdas en algún otro aspecto comprobable. Y, parte del problema es que no existe tal competidor.

Pero, descubrir cómo es esto , es una de las predicciones más fascinantes (y subestimadas) de la teoría de cuerdas.

En 1979, Daniel Friedan demostró que los modelos de teoría de cuerdas que son estables bajo fluctuaciones cuánticas son precisamente aquellos en los que la geometría / dinámica de este “espacio-tiempo objetivo” -el espacio-tiempo que definen / crean al enhebrarlo- se rige por una ecuación diferencial que al orden más bajo en la tensión de la cuerda es exactamente la ecuación de Einstein. Más tarde se demostró que este resultado también implica que otras interacciones deben (al orden más bajo en la tensión de la cuerda) ser exactamente interacciones de tipo de Yang-Mills (incluidas las ecuaciones de Maxwell para factores abelianos).

Que las cuatro interacciones fundamentales son descriptas por la teoría de indicadores es una elección / suposición en el combo Modelo estándar + Relatividad general (sí, la gravedad también es una interacción de indicadores). La teoría de cuerdas predice que todas las interacciones fundamentalesson interacciones de calibre, a partir de la estabilidad cuántica .

Y, más que solo predecir esta característica general (dada por sentado antes de la teoría de cuerdas), ¡la teoría de cuerdas la predice a partir de la estabilidad cuántica ! No solo uno ya no tiene que discutir, gee y haw para lograr que la teoría de indicadores (¡incluida la gravedad!) Juegue bien con la teoría cuántica, … ¡las interacciones de indicadores son una consecuencia de la naturaleza cuántica de la Naturaleza!

2 .: La teoría de cuerdas predice que la teoría del calibre y las ecuaciones de movimiento de las interacciones fundamentales son una aproximación de baja energía, y se pueden calcular las correcciones. Que esas correcciones previstas aparezcan en un régimen que no es factible probar experimentalmente no las hace menos falsificables . Después de todo, no tener el dinero para comprar un microscopio electrónico de transmisión de exploración no hace que los átomos sean menos reales o “falsificables” (para usar un término sobreutilizado). De hecho, proporciona ímpetu para pensar mejores experimentos. Desearía poder pensar en uno, pero permíteme referirte a una situación análoga: la teoría gran-unificada [matemática] SU (5) [/ matemática] (la versión mínima original) predijo la descomposición de protones, con una vida útil de aproximadamente [matemáticas] \ sim10 ^ {30} {-} 10 ^ {31} \, [/ matemáticas] años. Piénselo: ¡son unas 20–21 órdenes de magnitud más largas que la edad de nuestro Universo! ‘¡ Seguramente eso nunca podría ser probado experimentalmente, nunca en cien · millones · millones · millones de años!

Bien … los “experimentos de espera” asombrosamente inteligentes lo han descartado, es decir, lo “falsificaron” (si insiste). Entonces,
2. Primero : ¿se habría despojado al SU (5) GUT de su “cientificidad” si la buena voluntad sociopolítica y financiera no se hubiera unido para permitirse esos experimentos?
2. Segundo : ¿no sería posible pensar en un experimento análogamente inteligente (y posiblemente un tipo radicalmente nuevo) que probará los efectos hilarantes hilarantemente sutiles? ¿Debería despojarse de la ‘cientificidad’ de la teoría de cuerdas porque aún no hemos inventado un experimento tan inteligente?

3 .: Parafraseando la respuesta de Joshua Engel: las pitones invisibles de mascotas de 6 pies (lo siento, no sé si moradas) no son falsificables; Los modelos científicos deben ser comprobables.
Si, modelos . No teorías. Las teorías son marcos para construir modelos concretos; son modelos concretos que son comparables a un sistema físico concreto, no teorías completas (ni sistemas teóricos que combinen varias teorías). Por ejemplo, no tiene sentido falsificar la “mecánica clásica”. Existen modelos de mecánica clásica que están perfectamente bien para describir lo que pretenden describir. Solo porque el modelo planetario del átomo de la mecánica clásica no describe los átomos del mundo real, no debemos abandonar el uso de la mecánica clásica al describir el movimiento del péndulo en el reloj de un abuelo.
Lo mismo, (la cada vez más inexacta ‡) “teoría de cuerdas” es, y debería ser, comprobable.

4 .: La teoría de cuerdas es comprobable, es una teoría científica y debe ser probada.
¡Vamos, alguien, piensa en ese experimento increíblemente inteligente!

Y, de hecho, hay propuestas: el primer éxito en la búsqueda de Google del [experimento de “teoría de cuerdas”] es el Experimento de teoría de cuerdas, que describe algunas opciones razonables, ¡y ofrece tanto una descripción “básica” como una “avanzada”! El segundo y tercer aciertos cercanos son: [Los científicos encuentran una prueba práctica para la teoría de cuerdas] y [¿Se puede probar la teoría de cuerdas?], Y la lista sigue, sigue y sigue …

Finalmente, nos corresponde darnos cuenta de que la ciencia experimental no opera con nociones “verdaderas / falsas” absolutas, sino con afirmaciones que siempre están calificadas por precisión (resolución).
Sentido 1 : Por ejemplo, a menudo decimos que “no hay neutrinos quirales derechos”. La afirmación garantizada experimentalmente de persnickety es solo que en un grupo aleatorio de algunos [math] 10 ^ {10} [/ math] neutrinos, menos de uno es derecho-quiral; es decir, las probabilidades de atrapar un neutrino quiral derecho son aproximadamente [matemáticas] 10 ^ {- 10} {:} 1 [/ matemáticas] – ¡ nunca el absoluto, ideal [matemáticas] 0 {:} 1 [/ matemáticas]! A su vez, “falso” (y también ” falsificación “) a menudo implica la noción absoluta / lógica “verdadero / falso”, que evidentemente no es la forma correcta de hablar (y pensar) sobre las ciencias naturales.
Sentido 2 : Por ejemplo, los modelos de mecánica clásica de los sistemas físicos no son falsos , son menos precisos que los de mecánica cuántica. (Esto es parte de la razón por la que detesto el término “falsificar”. Otro es el uso excesivo). Si la precisión obtenida es o no “lo suficientemente buena” dependerá en gran medida del fenómeno particular considerado, el tipo de experimentos / mediciones necesarias y el uso previsto del resultado.
Sentido 3 : A veces se dice que cuando una teoría se falsifica, otra teoría toma su lugar. Sin embargo,
»La teoría cuántica no hace que la teoría clásica sea falsa , la contiene en el límite“ [matemáticas] \ hbar \ to0 [/ matemáticas] “.
»La teoría de la relatividad no hace que la física newtoniana sea falsa , la contiene en el límite” [math] c \ to \ infty [/ math] “.
Decir / pensar que “la teoría cuántica falsifica la teoría clásica” es incluso lógicamente contradictorio: la teoría cuántica estaría falsificando una parte (límite) de sí misma. Lo mismo para la teoría de la relatividad y la física newtoniana. Es mejor pensar en la teoría cuántica como una teoría clásica que se extiende , y una teoría o relatividad que extiende la física newtoniana. De hecho, el combo de física básica estándar “Modelo estándar + Relatividad general” actualmente contiene una jerarquía de teorías de extensión tan iterativa que se remonta a Galileo. Muchos de esos son “pasos intermedios” en la evolución de la física fundamental, y ciertamente no se han convertido (lógicamente / absolutamente) en falsos.

Por cierto, elegí una predicción (para mí, particularmente fascinante) de la teoría de cuerdas. Hay más, y varios otros tratan sobre declaraciones que previamente se han dado por sentadas, si es que se notaron.


Otra predicción también fascinante es el llamado “discretuum” ([matemática] 10 ^ {500} [/ matemática]) de los modelos de teoría de cuerdas, que a menudo critican quienes critican la teoría de cuerdas. Sin embargo, tenga en cuenta que este número es finito .
»Por el contrario, el número de modelos de teoría cuántica de campos es transfinito . Considere solo el hecho de que el Modelo Estándar de física de partículas tiene algo así como 26 parámetros, como las masas de los diversos fermiones, los ángulos Cabibbo – Kobayashi – Maskawa, los ángulos Pontecorvo – Maki – Nakagawa – Sakata, … Sus valores concretos están en de ninguna manera fija, y son (a priori) continuamente variables. ¡Existe un [math] \ mathbb {R} ^ {26} [/ math] -worth de Modelos Estándar! Y, sin embargo, ni siquiera hemos comenzado a variar la elección del número de dimensiones de espacio-tiempo, los grupos de simetría de indicador, la representación de simetría de indicador abarcada por los campos de materia, la elección de los campos de Higgs, sus potenciales y, por lo tanto, el patrón de ruptura de simetría … En el combo “Modelo estándar + Relatividad general”, seleccionamos ( de un continuo multidimensional de opciones ) los valores que se ajustan al Universo que observamos. Y, el continuo multidimensional de opciones tiene un volumen infinito, estimado en cualquier sentido razonable. Por lo tanto, el combo “Modelo estándar + Relatividad general” elegido por cereza es un punto en este continuo de opciones de volumen infinito multidimensional .
»La teoría de cuerdas” Paisaje “(colección de modelos consistentes) se comporta mucho, mucho, mucho mejor. Incluso si no es completamente discreto, donde los modelos de teoría de cuerdas admiten parámetros (llamados módulos ), esos espacios de módulos están equipados naturalmente con una geometría de volumen finito . Y, se ha demostrado que los modelos de supercuerdas más conocidos son continuamente transfigurables entre sí, por lo que es posible conectar (quizás todos) los modelos de teoría de cuerdas mediante transformaciones de fase, a través de caminos de distancia finita en el espacio de módulos.

Finalmente, el “discretuum” y la posibilidad de transiciones de fase entre mundos diferentes son predicciones definidas (novedosas) de la teoría de cuerdas. Estoy bastante seguro de que no se pueden probar en la práctica, pero en principio están sujetos a pruebas (de pensamiento) en principio .


La teoría de cuerdas es un marco teórico que incluye muchas otras teorías (teoría cuántica, teoría de la relatividad especial y general, teoría del calibre, teoría del campo cuántico, …) y las conecta de manera coherente . Como suele suceder, la amalgamación (estrechamente integrada, lógicamente coherente) resulta ser considerablemente mayor que una simple suma de sus partes:

Motivado por el comentario de Bart Sanderse a mi respuesta a “¿Cuáles son las razones que impiden la unificación entre la relatividad general y la física cuántica?”, Recordé otras formas de verificar / justificar la teoría de cuerdas. Una clase de consecuencias de la teoría de cuerdas son las llamadas relaciones de dualidad, que incluyen la correspondencia AdS / QCD entre otras, y que permiten inferir ciertos resultados en la teoría y la fenomenología de interacciones fuertes. Si bien aún se está desarrollando, este tipo de razonamiento ya resulta útil: “En 2008, el valor predicho de esta proporción para el plasma quark-gluón se confirmó en el Colisionador de iones pesados ​​relativistas en el Laboratorio Nacional de Brookhaven. [10] “[El énfasis es mío; cita directa de la página de Wikipedia Correspondencia AdS / QCD, donde también se mencionan otras aplicaciones “traducidas”.]

Si bien esto no es una confirmación de la teoría de cuerdas como el hogar * de la “Teoría de todo”, recuerde que la teoría de cuerdas es un modelo teórico para construir modelos. La predicción novedosa verificada experimentalmente muestra que la teoría de cuerdas ciertamente tiene aplicaciones muy prácticas (y verificables experimentalmente, incluso verificadas); muy probablemente, hay muchos, muchos más …


† Sí, existen interacciones distintas a las interacciones con indicadores. Se llaman interacciones Yukawa. Y, sí, la teoría de cuerdas también los predice, y los predice a partir de (detalles bastante complejos) de la geometría del “espacio-tiempo objetivo” total , y en particular de sus factores compactos.

‡ La “teoría de cuerdas” supera a “la teoría de cuerdas y cosas de todo tipo de dimensiones y formas”, pero la “teoría de cuerdas” también incluye varios tipos de “branas”.

* La teoría de cuerdas es un marco teórico dentro del cual se construyen modelos; no es un modelo particular , como la “Teoría de todo”. Es un marco dentro del cual se construyen (lógicamente consistentes) ” teorías de todo” (que contienen materia, sus interacciones de calibre y gravedad) …

La teoría de cadenas contiene muchos resultados experimentales concluyentes en dominios especializados, donde no es una teoría de todo. Comenzaré con esos.

Los más interesantes son aquellos que se aplican a las interacciones fuertes, donde la teoría de cuerdas es solo la versión completa autoconsistente de la teoría Regge, donde las únicas cosas en la teoría son partículas Regge (familias de estados unidos que están relacionados entre sí) . Esta es solo la teoría de cuerdas aplicada como una descripción fenomenológica de QCD. Pero como descripción fenomenológica, hace muchas predicciones que son difíciles de hacer conociendo solo el QCD Lagrangiano, porque incluye información sobre el espectro de partículas. Las cuerdas son una muy buena teoría para las partes de QCD en las que el QCD perturbativo es terrible, es decir, las cosas que ocurren en colisiones a baja energía o cerca de la línea del haz.

Quizás la predicción característica de la teoría de Regge, y también la primera, fue que la sección transversal total protón-protón (es decir, el número total de colisiones en cualquier energía dada entre dos haces de protones) es igual a la sección transversal total protón-antiprotón . Esta predicción es extraña, y no se deriva completamente de QCD. Pero se entiende en la teoría de Regge que significa que hay una trayectoria llamada “pomerón”, que es una trayectoria de cuerda cerrada en la teoría de cuerdas, que no tiene cargas, y se intercambia para dar las secciones transversales ascendentes totales en la interacción fuerte .

Que el pomerón no tiene cargas se verifica experimentalmente en Fermilab en la década de 1990, y fue un gran triunfo importante para la teoría de la proto-cuerda temprana. Pero no se anuncia, porque todas las personas que trabajaron en esta fase de la teoría de cuerdas fueron expulsadas de la academia y no se les permitió publicar artículos. Algunos de ellos trabajan en aceleradores, y se quejan de vez en cuando de que el Pomeron es correcto, maldición, y la teoría de Regge funciona, doble maldición, pero los teóricos de campo que ganaron la batalla académica no los escuchan, principalmente porque la teoría de Regge los confundió como estudiantes, porque era demasiado difícil de explicar sin internet (es muy fácil de explicar con internet).

Pero además de esto, la teoría de cuerdas / Regge de hadrones predice que el comportamiento de dispersión cerca de la línea del haz (fijo t en s alto, lo que significa más y más cerca del haz) debería caerse como una suma particular de leyes de potencia, relacionadas con Los diferentes tipos de mesones que se pueden intercambiar. Estas predicciones se verifican rutinariamente y se usan en aceleradores para tratar con fondos todos los días. Los aceleradores modernos están más interesados ​​en eventos de gran ángulo, la región de haz cercano es un desastre no perturbador. Pero es aquí donde brilla la descripción de Regge.

La teoría de cuerdas de hadrones también predice que la espectroscopía de estados de mesones altamente excitados debería venir con resonancias asociadas que se producen al sacudir la cuerda que las une. Esto puede conducir a efectos extraños, por ejemplo, un extraño mesón neutral de encanto en algunos GeV que tiende a descomponerse en cu c-bar-u o cb c-bar-b, extraño porque es como si estuviera diseñado para hacer ¡encanto!

La explicación que escuché en una charla de trabajo es que esto es un “tetraquark”, lo que significa que es un estado suelto de cu y c-bar-u-bar (los quarks ligeros no son tan importantes). Pero SHH Tye señaló que no podría existir un estado unido tan flojo, porque la vida útil fue menor que el período orbital. En cambio, sugirió que el objeto era una resonancia de cuerda en un mesón c-cbar, donde la excitación de la cuerda empujó la barra cc más de lo habitual, por lo que tendía a desmoronarse en cu c-barra-d (esto es de memoria). Esta idea se ajustaba mucho mejor a las propiedades de las partículas, y la teoría de cuerdas predice el número exacto de tales “resonancias locas” que no encajan en absoluto en el modelo fenomenológico de quark constituyente, lo cual es simplemente incorrecto al predecir el número y los tipos de estados de alta energía.

Los éxitos de la teoría de Regge y la teoría de cuerdas en este dominio son demasiado numerosos para enumerarlos, es el dominio donde se propuso y descubrió la teoría de cuerdas.

Los resultados matemáticos de la teoría de cuerdas también son demasiado enormes para enumerarlos. La teoría de cuerdas, como teoría matemática, condujo naturalmente a la simetría especular, la holografía, la supersimetría y la supergravedad, las cuerdas topológicas y un millón de otras aplicaciones matemáticas que demuestran su autoconsistencia matemática. La autoconsistencia matemática está lejos de ser trivial para establecer, porque la teoría no se define desde un punto de partida, como un campo lagrangiano, sino mediante la construcción de una descripción autoconsistente en diferentes dominios asintóticos. La consistencia estuvo lejos de ser cierta hasta que se definieron descripciones completas en ciertos fondos, espacios AdS y teoría M de 11 dimensiones en un cono de luz, descrito por D0-branes.

Pero probablemente desee un resultado concluyente de la teoría de cuerdas como teoría de todo. Hasta ahora, debido a que no tenemos nuestro vacío, estamos limitados aquí a resultados de naturaleza muy general. Pero hay al menos uno de esos resultados: la masa de la partícula cargada más ligera siempre debe ser menor que su carga en unidades naturales. Las unidades significan que dos de esas partículas deberían repeler electrostáticamente más de lo que atraen gravitacionalmente. Esto se exige a los principios generales de la descomposición del agujero negro dentro de una teoría holográfica.

Para las cargas habituales que vemos en la naturaleza, la carga eléctrica, no es muy potente. Claro, dos electrones se repelen, ¡pero repelen más de 40 órdenes de magnitud con más fuerza de la que atraen! Eso está muy lejos de “mayor que”, es mucho mayor que, convierte la desigualdad en una broma.

Pero la desigualdad no es una broma cuando se consideran posibles cargas eléctricas no descubiertas, de un nuevo tipo. Esto descarta las cargas de calibre no descubiertas que estabilizarían el protón, ya que estas cargas deben repeler con demasiada fuerza para evadir la detección o, de lo contrario, hay una partícula cargada muy ligera, lo que desestabiliza al protón de todos modos.

Hay otros límites generales de esta naturaleza, se clasifican en el programa “pantanos” de Vafa. Son resultados débiles, pero son informativos y son buenas predicciones para nuevos fenómenos.

Cuando encontremos nuestro vacío, podremos hacer predicciones mucho mejores. Pero si no hay supersimetría de baja energía, esto podría ser muy difícil, porque significará que toda nuestra experiencia con respecto a las construcciones de cuerdas anteriores no ayudará a encontrar el vacío en absoluto. Por lo tanto, las personas tendrán que buscar principios en vacunas estables no supersimétricas, y solo hay un puñado de tales vacunas que se han estudiado (un ejemplo es el modelo heterótico no supersimétrico SO (16) xSO (16) de Ginsparg, Moore y colaboradores )

Pero es mi opinión que todavía hay al menos una predicción más importante independiente del modelo de que uno puede hacer una teoría de cuerdas única que no requiere que tengamos suerte, como encontrar un pequeño agujero negro o un monopolo por accidente. Esta predicción es simplemente la correspondiente a las emisiones de agujeros negros cercanos a los extremos extremadamente rotativos o altamente cargados.

Tanto en GR clásico como en teoría de cuerdas, estos agujeros negros se ven brillantes y reflectantes. En GR clásico, si arrojas algo en un agujero negro giratorio o altamente cargado, simplemente rebota después de recorrer el interior, pero rebota en un “otro universo” desconectado clásico. En la teoría de cuerdas, no hay otro universo, por lo que nunca sale (consenso injustificado), o bien, sale en nuestro universo más tarde. Estoy seguro de que es lo último, pero no puedo calcular exactamente cuánto más tarde. Esto es algo que solo puedes calcular usando la teoría de cuerdas como teoría de la gravedad.

El pegado de tales universos de agujeros negros juntos requiere que los agujeros negros giratorios puedan emitir cosas reflejadas como antimateria, y esto podría explicar la señal distintiva de antimateria en el centro galáctico. El problema con esta predicción es que nadie ha resuelto los detalles todavía, es una idea personal mía que estoy bastante seguro de que es cierto al aplicarlo, pero hasta que no sepa el pegado preciso, no convenceré a nadie más.

La teoría de cuerdas describe la física “más allá del modelo estándar”. El dominio natural de aplicabilidad de la teoría de cuerdas es la escala de Planck, que está muy por encima de la escala de energía del LHC. Para verificar directamente la teoría de cuerdas experimentalmente, necesita construir un acelerador de tamaño gigantesco que no es factible debido al gasto inimaginablemente alto. Pero a la naturaleza no le importa nuestra accesibilidad financiera. Ningún organismo puede afirmar que la teoría de la gravedad cuántica tiene que ser económicamente barata. Esto es tonto.

Si puede producir energía a escala de Planck, puede verificar directamente la naturaleza fibrosa de la partícula. La visión simple de que cualquier observación es consistente con la teoría de cuerdas es simplemente ridícula. Este es el tipo de propaganda falsa que ha dañado enormemente a la física en la última década.

Un contestador afirma aquí que cualquier cosa es consistente con la teoría de cuerdas ya que hay un gran paisaje con aproximadamente 10 ^ 500 vacunas. Esto es tonto. Si puede demostrar que en un solo vacío de ellos se viola el principio de invariancia o equivalencia de Lorentz, la teoría de cuerdas se falsificará instantáneamente.

¿Qué evidencia experimental puede apoyar la teoría de cuerdas? Bien dentro de la escala de energía actualmente factible, la evidencia de súper simetría será un fuerte impulso en su apoyo a pesar de que no es una característica exclusiva de la teoría de cuerdas. Sin embargo, es poco probable ya que la super-simetría puede no aparecer en la escala LHC. Lo mismo ocurre con la predicción de dimensiones adicionales de la teoría de cuerdas.

Aunque no podemos probar la teoría en una escala de energía muy alta, podemos buscar la evidencia en el cielo. El universo primitivo tenía condiciones que pueden haber dejado alguna firma que puede ser una evidencia directa de la teoría de cuerdas.

Ya hay una fuerte evidencia circunstancial en apoyo de la teoría de cuerdas. Es una teoría que es finita en todo orden y libre de anomalías sin absolutamente ningún parámetro ajustable y lo llamas vago? Ya ha derivado el área correcta de la fórmula de Bekenstein-Hawking para la entropía de agujeros negros para una clase de agujeros negros. Esta es una fuerte evidencia de su corrección para la mayoría de los físicos cuerdos.

Uno de los problemas es que no hay una regla de selección para seleccionar un vacío único de sus múltiples vacunas posibles. Tal vez no hay ninguno en la naturaleza. Simplemente no lo sabemos. No podemos insistir a priori en que debe haber uno. Pero incluso si hay un panorama de soluciones, no significa que la teoría de cuerdas no tenga poder predictivo. Hay características comunes que predice la teoría de cuerdas. Uno de ellos es la predicción (o post-dicción) de la gravedad. Es un logro del más alto mérito incorporar la gravedad en una teoría que describe otras interacciones en el mismo idioma.

Por último, pero no menos importante, el viaje de la teoría de cuerdas acaba de comenzar, incluso cuando tiene 30/40 años. Es la física del siglo XXI y dominará la física en los próximos años a pesar de la propaganda de la crítica. La emoción acaba de comenzar.

Las constantes adimensionales son números que representan valores que generalmente son el resultado de observaciones o que se utilizan para hacer las observaciones de coincidencia matemática. Estas “constantes” cambian de valor sorprendentemente a menudo. Se pueden colocar para que coincidan con las observaciones y luego se eliminan después de otras observaciones. Podrían modificarse en función de observaciones más recientes o mejoras en las mediciones, las matemáticas o los supuestos.

Un ejemplo clásico es la constante gravitacional que Einstein puso en sus ecuaciones para dar cuenta de un universo estático. Cuando Hubble mostró que el universo se está expandiendo, tuvieron que sacarlo. Cuando tuvimos que acomodar nuevos datos como agujeros negros, materia oscura y energía oscura y nuevas observaciones, los volvimos a colocar y luego cambiamos su valor varias veces.

¿La constante gravitacional es realmente constante?

¿Por qué las mediciones de la constante gravitacional varían tanto?

Como observador externo, uno podría pensar que cuantas más de estas constantes adimensionales de valor cambiante hay en una teoría, más estimaciones, suposiciones, extrapolaciones o especulaciones han pasado a la teoría. ¿No es eso un indicador de credibilidad?

En la teoría de la relatividad de Einstein, hay 12 de esos valores adimensionales. El modelo estándar de física de partículas tiene 19 parámetros, variables y constantes adimensionales. En la teoría de cuerdas, hay 121 variables y constantes adimensionales. Varios de estos números adimensionales son supuestos puros y, si asume un valor diferente, el resultado es una teoría completamente diferente con características muy diferentes.

Actualmente, existe un consenso general de que existen al menos 5 teorías de cuerdas distintas, pero si se inyectan otras suposiciones, puede obtener una cantidad sorprendentemente grande de resultados diferentes.

Cuantas teorías

Teoría de las supercuerdas – Wikipedia

En pocas palabras, esta es una premisa infantil de cómo funciona la física. Todavía no había pasado por el riguroso proceso del método científico de validación y confirmación que lo calificará como una teoría científica real y verdadera. En este momento, no tenemos las herramientas o el método para realizar esa validación, confirmación o incluso falsificación … aún.

No soy teórico, pero he estudiado la teoría de cuerdas hasta cierto punto, así que intentaré explicarlo. Los detalles exactos no son demasiado importantes, sobre todo solo quiero explicar cómo cada problema conduce al siguiente.

La teoría de cuerdas comienza estudiando un objeto unidimensional como el objeto fundamental, en lugar de un punto (es decir, es la teoría de cuerdas). Como una comprobación matemática de consistencia interna, se calcula la anomalía conforme. Este es un posible fracaso de la teoría para mantener su simetría conforme, por lo que se requiere que sea cero. Para que sea cero, encontramos que la dimensión tiene que ser fija (en 26). Pero esta versión de la teoría de cuerdas tiene taquiones, partículas con masa imaginaria que viajan hacia atrás en el tiempo. Presumiblemente, estos no son físicos, por lo que no lo permitimos. En cambio, encontramos que si le agregamos supersimetría, ya no hay taquiones, y la dimensión ahora está fijada en 11. Esta es ahora una teoría matemáticamente sólida, perfectamente internamente consistente. Pero no es consistente con la realidad observada, ya que observamos 4 dimensiones y no hay supercompañeros (al menos, todavía no).

Eludir este problema es tan elegante como torpe. Al “acurrucarse” las dimensiones adicionales, uno puede hacer un espacio de 11 dimensiones que aparece a distancias más largas para ser 4. Incluso mejor, esto presenta suficientes oportunidades para romper la simetría que puede hacer que las partículas supersimétricas sean demasiado pesadas para haber sido detectadas en cualquier experimento, y así simultáneamente hacemos que la teoría sea consistente con la dimensión observada y las partículas observadas. A través de esto, parece haber suficiente libertad para igualar todos los fenómenos observados actualmente, por lo que, en principio, es un marco poderoso para la construcción de modelos.

En algún momento, es posible que haya preguntado “¿cómo sabemos que las dimensiones adicionales están acurrucadas?”. La respuesta es que no sabemos qué teoría de cuerdas dice que debe ser la forma del espacio. En la formulación anterior, la forma del espacio-tiempo depende del teórico para decidir. Hay algunas restricciones, pero no nos dan una cantidad manejable de opciones; algunos estiman que hay 10 ^ 500 posibilidades. Debido a esto, no estamos seguros de lo que no * predice este modelo, porque no hemos estudiado todos los posibles espacios de tiempo de fondo, y nunca lo haremos. Los teóricos de cuerdas todavía están buscando un fondo que modele correctamente el modelo estándar como se observó, aunque han encontrado algunos que están bastante cerca.

Todo esto se ve mal, donde la teoría de cuerdas parece incapaz de darnos ningún tipo de predicción porque nos da demasiadas posibilidades. Pero hay muchos signos en la teoría de que hay una teoría más fundamental subyacente a todo esto, que también predeciría el espacio-tiempo de fondo (y, por lo tanto, haría predicciones para todo lo demás). Esto se conoce típicamente como teoría M. La teoría M suena genial, pero nadie sabe cómo formularla. Todo lo que sabemos es que debería ser importante para las energías más elevadas, y que en ciertos límites debería aparecer como varias formas de teoría de cuerdas.

Y finalmente, la respuesta a su pregunta está aquí:
La teoría de cuerdas tiene algunas características genéricas que deberían aparecer a energías muy altas, como el comportamiento no puntual de partículas fundamentales, pero no tiene características genéricas a bajas energías. A estas energías muy altas, la teoría de cuerdas también requiere que la teoría M se haga cargo. Pero como no sabemos qué es la teoría M, tampoco sabemos qué se predice a altas energías. Por lo tanto, dado que no sabemos lo que predice a cualquier energía, no predice nada en su estado actual. Esperemos que esto cambie para mejor pronto.

* En realidad, sabemos algunas cosas que no son predichas por la teoría de cuerdas, pero tienden a considerarse muy improbables.

La teoría de cuerdas es falsable. “Falsificabilidad” se refiere a la posibilidad teórica de una prueba, no a la posibilidad pragmática. El hecho de que no pueda hacer la prueba hoy no significa que no será factible mañana, o que el trabajo futuro no reducirá la energía requerida para hacer la prueba.

La no falsificación se refiere a ideas que no pueden, incluso en teoría, ser refutadas. Al igual que la idea de que una llama púrpura gigante te sigue a donde quiera que vayas, solo se esconde detrás de las esquinas cada vez que te das la vuelta y todos los demás son demasiado educados para hablar de eso. (Las teorías de conspiración en general son famosas por no ser falsificables).

Lo juro, no tengo un perro en toda la pelea “más allá del modelo estándar”, pero los muchachos de Loop Quantum Gravity le hicieron un mal servicio a la ciencia con sus acusaciones infundadas sobre la teoría de cuerdas. Porque tampoco tienes un perro en esa pelea, y tampoco prácticamente nadie más en Quora, pero lo único que alguien sabe sobre la teoría de cuerdas es que un montón de tontos señalaron que no se puede probar (a diferencia de, digamos, su propia teoría que … eh, espera, tampoco se puede probar).

Dígalo conmigo: la teoría de cuerdas es falsable. Si solo sabes una cosa sobre la teoría de cuerdas (y estoy bastante seguro de que no), hazlo así.

Como se explicó en Supersimetría al rescate ?, el principio de supersimetría de la teoría de cuerdas predice:

  • Supercompañeros fermiónicos de los siguientes bosones portadores de fuerza

  • Supercompañeros bosónicos de los siguientes fermiones que hacen materia

La teoría de cuerdas, durante las últimas dos décadas se convirtió en una teoría profunda, depende de la idea de que las partículas del Modelo Standerd son diferentes modos de oscilaciones de diferentes formas de cuerdas muy pequeñas (10 ^ -33 cm), da una explicación a, por ejemplo, La formación de partículas incluyendo el gravitón. Intenta ser la teoría de todas las cosas (TOE) unificando la fuerza gravitacional (Reacción) con las fuerzas ya unificadas (Reacciones) s (3) XS (2) XU (1) es decir, fuerza nuclear fuerte, fuerza nuclear débil, electromagnética fuerza, pero este objetivo todavía está muy lejos. La teoría, de hecho, hasta ahora ha tomado una forma diferente de explicar sus expectativas, considera, por ejemplo, la cadena abierta y el sprind cerrado o el concepto brane de dos dimensiones. Brane puede tener diferentes formas, por lo que se llama teoría M, lo que indica que es la teoría principal.

La supersimetría es donde pondría mi dinero. A medida que avanzamos con aceleradores de partículas y experimentos como Planck (nave espacial), la imagen de la supersimetría se volverá más clara. Si se determina que la supersimetría es real, esto no sería suficiente para verificar la teoría de cuerdas, pero brindaría un fuerte apoyo. Sin embargo, si la supersimetría se falsifica de alguna manera, o si los límites continúan siendo llevados a límites extremos, entonces probablemente tendríamos que cerrar el libro sobre teoría de cuerdas de una vez por todas.

No puede haber tal prueba de la teoría de las supercuerdas, por un par de razones. En primer lugar, la teoría de supercuerdas tiene tantas soluciones que puede ajustarse a los parámetros físicos que medimos. Esto significa que es extremadamente difícil llegar a mediciones que pondrían a prueba la teoría. En segundo lugar, los objetos que describe la teoría de cuerdas son tan pequeños que ningún colisionador de partículas concebible actualmente podría probar esa escala de longitud.

Es mejor no pensar en la teoría de cuerdas como una descripción de la realidad física, sino como un patio de juegos extremadamente útil para explorar ideas.

Estas preguntas realmente solo se aplican a las teorías / hipótesis científicas . La teoría M es un marco matemático, una colección (bastante voluminosa) de teorías matemáticas .

Wikipedia dice: “Una teoría científica es una explicación bien fundamentada de algún aspecto del mundo natural que tradicionalmente se adquiere a través del método científico y se prueba y confirma repetidamente a través de la observación y experimentación . Como con la mayoría (si no todas) las formas de conocimiento científico, las teorías científicas son inductivas en la naturaleza y el objetivo de poder predictivo y capacidad explicativa “.

Aplicando esos criterios, “Teoría M” no califica como una teoría científica . La teoría de cuerdas y el método científico de Peter Woit es algo esclarecedor (especialmente la sección de comentarios).

Vea también ¿Cuáles son algunas razones para creer y no creer en la teoría de cuerdas?

No ha habido absolutamente ninguna evidencia experimental que respalde la teoría de cuerdas hasta el momento. Algunas personas esperan que el nuevo experimento del Gran Colisionador de Hadrones en Suiza respalde la teoría de cuerdas. Pero otras personas piensan que la teoría de cuerdas es tan vaga en su forma actual que ningún experimento puede probarla o refutarla. Estoy de acuerdo con el último grupo, pero espero obtener algunos resultados realmente geniales del Gran Colisionador de Hadrones. Por ejemplo, los físicos están buscando el gravitón, una partícula que se supone que crea la gravedad, y el bosón de Higgs, la partícula que se supone que crea la masa.

No se puede “refutar”.

Sin embargo, tampoco se puede probar y, por lo tanto, no se puede aceptar como “hecho”. Si todas las declaraciones no refutables fueran consideradas como un hecho, ¿qué haría con la siguiente oración?

“Esta oración es falsa”.

No lo hacen, ya que todavía no hay una forma de probarlo. Probablemente será una forma de probar en un laboratorio o mediante observaciones en el espacio en algún momento (con suerte), pero por ahora, es solo una teoría. Pero una teoría matemática bastante sólida que se corresponde bien con las teorías validadas dentro del modelo estándar y la teoría del campo cuántico.

Durante mi curso de filosofía de la ciencia este año, examinamos temas como la teoría cuántica, la teoría de cuerdas, la teoría de la relatividad general y varios factores sobre la teoría de la evolución. Para ser claros, me concentré en la teoría cuántica, no en la teoría de cuerdas, por lo que no estoy cerca de una cuenta experta.

La forma más sencilla de resumir lo que se discutió sobre la teoría de cuerdas y la falsabilidad es que muchas de las principales afirmaciones expuestas (que el marco de la realidad está compuesto de lo que se conoce como “cadenas”) pueden nunca ser verdaderamente falsificables, es decir , puede que nunca haya experimentos que se acerquen lo suficiente a la observación de estas “cadenas” como lo son en cualquier sentido del término. Pero lo mismo se aplica a muchos aspectos de la física. Además, el tipo de pruebas que definitivamente agregarían peso al reclamo de la teoría de cuerdas son muy optimistas: intentan acercarse tanto a la prueba empírica de la teoría de cuerdas en sí como a las observaciones que coinciden generalmente con las predicciones hechas teniendo en cuenta la teoría de cuerdas. Los armónicos de cuerdas y la confirmación de la supersimetría se encuentran entre estos tipos de pruebas y siguen siendo hipotéticos.

Las predicciones que ciertamente pueden falsificarse, que se toman para dar un peso (menor) a la posibilidad de que la teoría de cuerdas sea precisa, tienden a seguir los problemas establecidos en la tesis de Duhem-Quine. Es decir, que este tipo de predicciones pueden respaldar la teoría de cuerdas, pero podrían respaldar otras mil teorías con una interpretación adecuada, así como el hecho de que muchos de los soportes cosmológicos se han probado erróneamente de forma aislada.

En resumen, , pero esas predicciones suelen ser bastante problemáticas.

Tampoco soy un experto, pero sé que una teoría nunca puede ser “probada”. Solo se puede corroborar mediante experimentación. La razón es que cualquier teoría (incluso algo tan básico como la gravitación newtoniana) depende de ciertos supuestos llamados postulados.

Entonces, en ese sentido, no se ha demostrado.

si te refieres a la verificación experimental, tampoco hemos visto a SUSY o supercompañeros.

No se ha demostrado que esté equivocado … ¡Es solo que el escenario experimental actual es insuficiente para probar esta teoría!

De hecho, esta es una de las teorías más elegantes, y probarla / refutarla sería un desafío para las generaciones futuras.

Hmm, buena pregunta. Hablando estrictamente, se trata de teorías de cuerdas, pero aún no están en el nivel de la teoría, siendo incapaces de hacer predicciones. George Smoot hace un argumento convincente de que con 10 a las 500 posibles teorías de cuerdas puede ser un callejón sin salida, y necesitamos otro enfoque. La falta de progreso desde los años 70 le da algo de peso a este argumento, pero aún no he escuchado el otro lado del argumento.

La teoría de cuerdas se puede falsificar definiendo y encontrando evidencia convincente para cualquier teoría que vaya en contra de la teoría de cuerdas.

Si tanto la teoría de cuerdas como alguna teoría en conflicto solo pueden validarse o falsificarse observando por debajo del límite de plack o mirando dentro de los agujeros negros, es posible que tengamos que esperar bastante.

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