¿Qué tan lejos está probada la teoría de cuerdas y qué se necesitará?

En muchos sentidos, la respuesta es nunca. Con la cantidad de parámetros que se pueden cambiar, la teoría está a salvo de todas las pruebas experimentales prácticas. Aquí hay dos hasta ahora:

1) Prueba experimental de banco del momento dipolar de electrones según lo predicho por la supersimetría. La predicción es que el electrón tiene forma de huevo. En el experimento se demuestra que es completamente y perfectamente esférico. ¿Implicación? La supersimetría de baja energía está mal. ¿Porque es esto importante? La supersimetría es la base matemática de la teoría de cuerdas. De hecho, si el universo no es supersimétrico, la teoría de cuerdas no describe las interacciones fundamentales.

2) Masa de Higgs medida en el LHC. La predicción de la supersimetría es de 115 GeV o aproximadamente. La masa de Higgs medida es en realidad 126 GeV, mucho más alta de lo previsto. Esto se predijo exactamente en el artículo de 2010 Mikail Shaposhnikov y Christof Wetterich, suponiendo que no haya una nueva física más allá del modelo estándar (sin supersimetría o teoría de cuerdas) y seguridad asintótica de la relatividad general (un método para elegir el fondo utilizado por la teoría cuántica de campos).

Entonces, en dos experimentos completamente diferentes no hay indicios de supersimetría. ¿La respuesta de los teóricos de cuerdas? Muchos se encogen de hombros, ajustan sus parámetros y siguen adelante. Algunos incluso han sugerido que algunas teorías no necesitan ser probadas experimentalmente.

En mi opinión, tiene un largo camino por recorrer para incluso ser descrito como una teoría. Hay muchas más variaciones de las que hay partículas en el Universo, por lo que antes de que pueda considerarse, debe reducirse a algo específico. En cierto sentido, la supersimetría hace eso, pero la evidencia del LHC en la actualidad hace que parezca muy probable que la supersimetría no sea algo relevante para nuestro universo, aunque dada la capacidad de transformar la teoría, tenemos que asumir que habrá “modificaciones” “para mantenerlo vivo.

Para mí, ninguna teoría es un contendiente hasta que prediga algo, o al menos tenga en cuenta una serie de observaciones, y en principio sea falsificable. En la actualidad, la teoría de cuerdas falla en todas estas pruebas. Además, es muy poco probable que esta teoría pueda probarse alguna vez, ya que para hacerlo se requeriría una predicción única, es decir, una que ninguna otra teoría posible pueda llegar a formular (una declaración en forma de “si y solo si”) y eso no es probable ya que es aparentemente imposible encontrar un resultado que pueda atribuirse directamente a un evento en los niveles subatómicos. Con eso quiero decir que cualquier observación generalmente tiene alguna otra física enterrada en su interpretación. No hay nada de malo en eso, de hecho, es altamente deseable por su consistencia, pero hace que la condición de singularidad sea extremadamente improbable de lograr, por lo que lo mejor que podemos esperar es una teoría en la que todas las observaciones que podamos hacer estén de acuerdo con ella. Eso nos haría sentir cómodos de que es cierto, pero no lo prueba.

Sí, la teoría de cuerdas hace predicciones que son empíricamente comprobables.

El problema es que las predicciones únicas de la teoría de cadenas tienen lugar a distancias comparables a la escala de cadenas, [math] \ ell_s [/ math]. La escala de cadena es la distancia donde los objetos ya no se comportan como partículas puntuales; comienzan a comportarse como cadenas de disquete (u otros objetos). El comportamiento de una teoría relativista de cadenas cuánticas resulta increíblemente difícil de construir y es esencialmente único. La dispersión de estas cadenas cuánticas relativistas es descrita por la amplitud veneciana. [1] La prueba más inequívoca de la teoría de cuerdas es probar el comportamiento de esta amplitud.

Desafortunadamente, la estructura de la amplitud de Veneziano no comienza a revelarse hasta que comienzas a dispersar partículas a energías comparables a la Escala de Cuerdas: [math] E \ gsim \ frac {\ hbar c} {\ ell_s} [/ math].

No sabemos cuál es la escala de cadena, pero es probable que tenga un tamaño de [matemáticas] 10 ^ {- 33} \ text {cm} [/ matemáticas] y unos 15 órdenes de magnitud más pequeños de lo que hemos sido capaz de sondear Es difícil comprender 15 órdenes de magnitud, pero es el equivalente de comparar el Área de la Bahía con un solo átomo. Es casi incomprensiblemente diferente.

Es posible que la escala de cuerda esté a la vuelta de la esquina experimentalmente y que el LHC pueda descubrirla. En este caso, las perspectivas de verificar la teoría de cuerdas son mucho mejores. La primera evidencia de la amplitud de Veneziano es ver una trayectoria de Regge de partículas que difieren en masa en una cantidad fija proporcional al giro. Entonces, por ejemplo, ver una versión spin 5/2 de un electrón después de ver una versión spin 3/2 del electrón sería muy indicativo de la teoría de cuerdas.

En un momento dado, se esperaba que la teoría de cuerdas fuera una teoría única de la naturaleza para que el valor de la masa de electrones por sí misma pudiera ser evidencia de la teoría de cuerdas. Se sabe que esto es falso al menos desde principios de la década de 2000, cuando se descubrió el Paisaje de Vacua dentro de la teoría de cuerdas y si hablas con los teóricos de cuerdas que trabajaban en las décadas de 1980 y 1990, te dirían que todo el tiempo hubo señales de que estos no se alcanzarían objetivos elevados. Así que esta forma de prueba experimental desapareció, pero siempre fue un poco lógicamente sospechoso.

Notas al pie

[1] amplitud veneciana

Debe hacer al menos una predicción que pueda ser falsificada que deba validarse a un nivel de cinco sigma que no pueda explicarse por ninguna teoría más simple que se haya propuesto. Y su tarjeta se revoca cuando cualquier teoría más simple que explique TODAS las predicciones probadas hasta ese momento hasta la precisión de las mediciones. Eso es cierto para todos los modelos. Solo se ha demostrado que son útiles, no correctos.

La teoría de cuerdas hace varias predicciones. Las cadenas tienen gravedad negativa, por ejemplo, por lo que sabes que donde sea que encuentres cuerdas, deberías encontrar una repulsión que simplemente anotando las fuerzas del campo no puede explicar Y donde la repulsión es consistente en todos esos casos. Las cadenas no deberían variar de ninguna manera que afecte dicho resultado.

Varias versiones de la teoría de cuerdas predicen dos dimensiones de tiempo. Hay cierta dificultad en descubrir cómo idear que algo se mueva en esa dirección, pero obviamente si un objeto puede cambiar de estado de una manera que es totalmente incompatible con un solo tiempo lineal pero que puede modelarse trivialmente en tiempo 2D, entonces la regla es debes descartar teorías que son demasiado simples.

La teoría de cuerdas obtiene demasiados infinitos sin Supergravedad. La supergravedad predice que la gravedad proviene de una fuente externa al universo. Eso requerirá que los intercambios de partículas involucren una velocidad no cero ortogonal al universo. No debería ser posible ver tales partículas o cualquier producto de descomposición de las mismas, no existirán en el universo el tiempo suficiente. Si puede ver los gravitones dentro del rango de energía esperado, la gravedad externa tiene un problema. Pero debido a las leyes de conservación, presumiblemente deberías poder detectar que hay algo que no estás viendo, si los gravitones están en el rango esperado y no en el espacio ordinario.

La teoría de cuerdas va a necesitar supersimetría. Ahora se descartan las versiones más simples y no todos los modelos restantes de Supersimetría son compatibles con la teoría de cuerdas. Por lo tanto, deben encontrar una supersimetría utilizable. Una inutilizable falsifica la teoría de cuerdas de inmediato, lo cual es genial. La capacidad de falsificar es muy importante.

Al menos dos de estos cuatro pueden probarse utilizando nada más elegante que los laboratorios que existen y mucho trabajo duro, ya sea hasta el punto de falsificar o verificar las predicciones en el grado requerido. Siempre es posible una teoría alternativa que pueda coincidir con tales observaciones, sabemos que algo está roto en lo que tenemos.

Solo hay tres posibilidades que consideraría probable:

1) No se encuentra nada fuera del SM, lo que causará una corrida de analgésicos.

2) Las observaciones no concuerdan con ninguna teoría actual, lo que provocará una corrida en los bancos que manejan subvenciones físicas.

3) Dos o más predicciones se verifican a cinco sigma, lo que provocará una carrera en los documentalistas.

Esperaría que los físicos tengan una buena idea de lo que es probable en 2-3 años y una respuesta en algún momento alrededor de 2020. Al usar la tabla anterior, puede predecir los resultados antes del anuncio. No tengo idea de lo que sucederá si compran toallas y gafas de sol sensibles al peligro, pero debería ser interesante.

No, la teoría de cuerdas es solo una teoría. Por definición, las teorías no pueden ser probadas como verdaderas, solo probadas que no son ciertas. Este es el caso de la teoría de la relatividad general de Einstein. Es una teoría que ha resistido una letanía de pruebas, cuyos resultados, según las predicciones correctas, sigue siendo una teoría. También se da cuenta de que no es una teoría completa de la naturaleza, y necesita refinamiento. Un ejemplo es que no puede describir cómo interactúa la gravedad con la materia en condiciones físicas extremas, como la singularidad de un agujero negro.

La teoría de cuerdas se propuso originalmente como una teoría de los hadrones (estas son partículas como los protones y los neutrones), pero los datos experimentales no coincidían con ella. Entonces fue abandonado por un tiempo. Más tarde, se pensó que una noción diferente de la teoría de cuerdas podría describir todas las interacciones de partículas y gravitacionales (ofreciendo la oportunidad de unificar las 4 fuerzas fundamentales de la naturaleza), pero esto requería que las cuerdas fueran mucho más pequeñas que el tamaño de un hadron (aproximadamente 16–17 órdenes de magnitud).

Hasta la fecha, no hay evidencia experimental de la teoría de cuerdas. Sin embargo, no estoy tratando de criticarlo, ya que hice mi disertación sobre él. Sin embargo, está tratando de atacar problemas entre la fuerza gravitacional y las otras fuerzas fundamentales desde un nivel fundamental, lo que coincide con otros conceptos que los teóricos consideran importantes, como la noción de simetría y la ruptura de simetría. Tiene muchas ventajas teóricas sobre otras formulaciones de gravedad cuántica, lo que lo hace atractivo. Pero como todas las teorías de la gravedad cuántica, también tiene algunos problemas. Si un teórico de cuerdas está siendo honesto, lo admitirán abiertamente.

Al final, puede terminar no siendo una teoría correcta de la naturaleza, o puede ser parte de una teoría más correcta, o puede conducir a una mejor idea. Independientemente de la posible (in) corrección, su estudio ha contribuido en gran medida a las áreas de las matemáticas y ha ayudado a los físicos a pensar de maneras muy diferentes sobre muchos tipos de problemas. En mi humilde opinión, incluso si la teoría de cuerdas termina siendo incorrecta, no se ha perdido todo el tiempo.

No. Bueno, todavía no. Los físicos han estado tratando de probar la teoría de cuerdas durante décadas. La teoría de cuerdas es algo que nadie realmente entiende completamente. Es tan confuso y técnico que alguien con algo de educación física no podría entender y mucho menos un laico. Desde que surgió la teoría de cuerdas, los físicos comenzaron a tratar de probarlo y todavía estamos en el punto en el que se encontraban hace todas esas décadas. He escuchado historias de físicos que trabajan en la teoría de cuerdas que dicen que el trabajo de sus vidas fue realmente una pérdida de tiempo debido a la baja cantidad de progreso que ha sucedido.

La popular TV Sitcom The Big Bang Theory retrata el bloque en el que se encuentran los físicos con su investigación con la teoría de cuerdas donde Sheldon (uno de los personajes principales) se sale del campo de la teoría de cuerdas porque cree que nunca se probará y que él solo está perdiendo el tiempo.

Si me preguntaras, nunca podríamos comprender completamente el concepto de teoría de cuerdas y mucho menos probarlo.

Creo que la siguiente cita es perfecta para esta pregunta y para el tema de la teoría de cuerdas en general: “Conocer una verdad decepcionante es mejor que preguntarse para siempre”.

Es un malentendido común que la teoría de cuerdas sea un buen candidato para la “teoría de todo”. Ese es un gran malentendido. Ni siquiera tiene mucho sentido preguntar si uno puede “probar” la teoría de cuerdas.

El término “teoría de cuerdas” se refiere a una gran clase de modelos matemáticos que a menudo ni siquiera corresponden a ningún fenómeno físico. La motivación principal es encontrar una teoría que funcione para la gravedad cuántica, pero actualmente la mayor parte de la investigación de la teoría de cuerdas probablemente se realiza por interés matemático. Las teorías de cuerdas a menudo exhiben características interesantes que podemos ver en los sistemas físicos. Por ejemplo, las teorías de cuerdas cerradas exhiben un impulso de cuantización, como esperaríamos de la mecánica cuántica. Pero la teoría de cuerdas no se trata de resolver el universo. Esa percepción de la teoría de cuerdas proviene de la ciencia pop y los medios de comunicación. Realmente no es lo que hacen los teóricos de cuerdas.

Entonces, en ese sentido, no, la teoría de cuerdas nunca será probada. ¿Proporcionará una teoría consistente de la gravedad cuántica? Tal vez.

No mucho, ya está muy cerca de lo que se puede probar, es decir, de un sistema de creencias religiosas sin relación con la realidad. Porque las teorías físicas nunca se pueden probar, incluso en principio. Siempre existe la posibilidad de que las predicciones de la teoría parezcan falsas.

Esto ya no es un peligro para la teoría de cuerdas. Esto se sabe y critica desde hace muchos años porque no hace predicciones falsificables, excepto “en principio”, si pudiéramos medir algo del orden de la longitud de Planck más o menos, más allá de cualquier capacidad humana imaginable.

Ahora también está bastante claro que tiene posiciones suficientemente fuertes en la burocracia científica, de modo que, pase lo que pase, la teoría de cuerdas tendrá que ofrecer muchos trabajos. Que es lo que cuenta en la vida real.

Pero aún no ha alcanzado el estado de “ser probado”, es decir, todavía se le permite dudarlo sin ser encarcelado como un “negador de la teoría de cuerdas”.

SCNR.

La llamada teoría de cuerdas no es tanto una teoría real como una dirección de estudio y un conjunto de herramientas matemáticas que han demostrado ser útiles para describir ciertos fenómenos. Se le ha llamado un conjunto enorme, quizás infinito, de teorías. Uno de los requisitos de una teoría no es que pueda demostrarse, sino que es falsable o puede demostrarse que está equivocado mediante experimentos. Entonces, cuanto más a menudo no se pruebe que está equivocado, más confianza se puede tener de que es la mejor aproximación de la verdad que tenemos. Con la teoría de cuerdas, puede mostrar que una versión no coincide con nuestro mundo. Esto no prueba que no sea compatible con las leyes de otro universo, probablemente uno donde la vida no evolucionó, pero en realidad podría existir, en el hipotético versículo múltiple, donde podría existir un número infinito de universos, y las dimensiones pueden plegarse de manera diferente , los protones tienen una masa diferente, etcétera. Para muchos de nosotros que crecemos en un universo donde la naturaleza parece ser mucho menos derrochadora, esto parece extremo. Además, la teoría de cuerdas comenzó como una teoría dependiente de los antecedentes, y recientemente desarrolló modelos cuyas matemáticas no requerían un espacio absoluto dentro. La gravedad cuántica de bucle no tiene ninguno de estos problemas, y aunque String Theory ciertamente ha desarrollado algunas herramientas e ideas excelentes, mi apuesta es que LQG desarrolle la primera Teoría de todo.

Muy, muy, muy lejos.

Una prueba adecuada de la teoría de cuerdas vendría con un colisionador que puede emitir energía en el orden de 10 ^ 14 GeV. El LHC saca algo más como 10 ^ 4 GeV. Entonces necesitarías algo diez mil millones de veces más grande. No hay suficiente dinero (o espacio) en el planeta para eso.

Un avance teórico podría, por supuesto, llegar en cualquier momento, pero cuándo podría ser es una cuestión de conjeturas completas. Las probabilidades son “no en el corto plazo”.

La teoría de cuerdas es otro invento de la comunidad científica debido a su incapacidad para describir la naturaleza como debería ser. Se inició después de su fracaso para unir QM con GR. Esto significa que GR y QM no son las descripciones correctas de la naturaleza, pero son las mejores teorías que la ciencia ha planteado ya que ofrecen predicciones muy precisas.

Sin embargo, hacer predicciones precisas no significa que la teoría subyacente sea correcta porque la versión de Ptolomeo del universo geocéntrico de Aristóteles hace predicciones precisas, pero la teoría subyacente es falsa. Es lo mismo con GR y QM.

Los estudios de la teoría de cuerdas han estado en marcha desde mediados de la década de 1980 y, hasta ahora, no hemos avanzado más. No tengo esperanzas de ningún progreso significativo, ya que depende de múltiples dimensiones que no pueden representarse en la realidad. Por lo tanto, era falso antes de llegar al tablero de dibujo. Incluso admite la interpretación absurda de muchos mundos de QM.

Los científicos ya se están tomando el mutiverso en serio, otra demostración de que los científicos se están aferrando a las pajillas. El hecho de que necesiten la teoría de cadenas para reemplazar GR y QM significa que son falsas. Desafortunadamente, el reemplazo es falso desde el principio.

“Probado” es la palabra incorrecta aquí. La teoría de cuerdas contiene algunas matemáticas muy bellas. Sin embargo, no será una teoría física útil hasta que haga predicciones comprobables y falsificables sobre el mundo físico.

La mecánica cuántica se consideraba algo extraño y loco cuando se desarrolló. Sin embargo, explicó un montón de fenómenos desconcertantes en el mundo real e hizo nuevas predicciones que podrían medirse en muchos decimales. Entonces la mecánica cuántica se convirtió en una teoría útil; en mi opinión, la teoría de cuerdas no se convertirá en una teoría física útil en el futuro previsible.

En primer lugar, estoy realmente cansado de toda la discusión sobre semántica de cejas altas y bajas. No tengo ningún problema en llamarlo una teoría. Cualquier teoría que acomode todo pero no refute nada sigue siendo útil como marco, al igual que los Principios Variacionales y la teoría de grupos subyacen a casi todo en matemáticas y física aplicadas. La cantidad de fortaleza intestinal necesaria para llegar a la vanguardia de la investigación de la cadena de cuerdas es formidable, pero ahora se está compensando no necesariamente en partículas elementales y gravedad cuántica, sino en enclaves tradicionales como la materia condensada, la turbulencia y la mecánica estadística. No puedes equivocarte sabiendo más teoría, incluso como experimentalista. Los que más se oponen a él son los menos calificados para despotricar. Solo tenga en cuenta que si todos obtienen su investigación financiada, habrá menos críticas por todas partes.

Eso requerirá un acelerador de partículas Humongous del tamaño de nuestro sistema solar y también inmensamente poderoso. Porque, tienen energías muy muy altas y bajo una enorme tensión. Estas minúsculas cuerdas vibran en 10 o 26 dimensiones. Hasta ahora, hemos explorado una distancia de 10 ^ -18 metros, para la teoría de cuerdas, ¡es 10 ^ -35 metros!

El método científico no prueba que las cosas sean verdaderas, solo prueba qué teorías son falsas. Ganamos más y más confianza en una teoría la mayoría de las veces que fallamos en refutarla.

La teoría de cuerdas no puede ser refutada porque no es tanto una teoría como un campo que muchos físicos están explorando para encontrar una. Incluso se ha demostrado que la teoría de cuerdas no se puede reducir a una sola teoría real sobre la lógica sola: permite un “paisaje” completo de vacunas. Y, por lo tanto, si fallamos en encontrar algo en un nivel de energía, todo lo que hemos hecho es reducir ese campo, no eliminar la posibilidad de que alguna Cadena o Teoría M sea correcta.

La teoría de cuerdas es solo un concepto, no te vuelvas demasiado serio para encontrar una cuerda, cualquier órbita es una cadena, órbita terrestre alrededor del sol, órbita estelar alrededor del agujero negro, órbita de galaxia en racimo, incluso órbita electrónica alrededor del átomo, todo es cadena, todos obedecen un principio, la menor acción de la ecuación de Euler Lagrange, tanto QM como GR deben seguir, tome su energía mínima, potencial igual al momento, el agujero negro es su mejor expresión, al convertir la fuerza de la fuerza (((2.17 * 10 ^ -8 ) / (1.67 * 10 ^ -27)) ^ 2 * g = 1.13 * 10 ^ 28) en masa hará posible un agujero negro cuántico en Planck, protón, escala de átomo, el operador entre esos agujeros negros generará 4 fuerzas, por ADS / Transferencia CFT a la teoría de cuerdas de la energía de gravedad del vacío oscuro ch, todo lo que ves en este universo es un concepto de teoría de cuerdas.

HOLA,

De vez en cuando, veo al profesor Brian Greene, quien es una de las principales autoridades mundiales en TEORÍA DE STRING. La próxima vez que me encuentre con Brian, lo consultaré con él. Mientras tanto, aconsejaré a su secretaria sobre esto y le pediré ayuda para asegurarle que el Dr. Greene esté al tanto de su pregunta.

Gracias por una gran pregunta

Tuyo,
Dr. Elyas Fraenkel Isaacs

La teoría de cuerdas tiene como objetivo resolver todos los problemas de física y creo que es una cuestión de creer en una disciplina universal … porque si no hubiera tal cosa, nadie esperaría resolver todos los problemas con una sola teoría … estamos trabajando con la mecánica cuántica y relatividad general y algunas otras teorías que son buenas … pero aún necesitamos algo mejor, porque estas teorías tienen sus propios defectos.

Esa es una pregunta de investigación! Nadie sabe la respuesta todavía. Todo lo que sabemos es que si se hace, será difícil hacerlo.

Entonces tienes a todos aquellos cuya filosofía de la ciencia les prohíbe decir que la ciencia ‘prueba’ algo …