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.
- ¿Está completo el modelo estándar de física de partículas?
- ¿Qué propiedad de partícula subatómica o qué partícula subatómica es responsable de hacer que un objeto sea reflectante?
- Además de la unificación de EM de Maxwell y el espacio-tiempo de Einstein, ¿hay alguna evidencia real que sugiera que las fuerzas fundamentales son unificables?
- ¿Está Dark Energy y Dark Matter a nuestro alrededor aquí en la Tierra?
- ¿Cuál es una buena explicación específica de todas las (11) dimensiones? (¿O hasta donde usted sabe)?
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 fundamentales † son 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) …