¿Cuáles son los postulados fundamentales de la teoría de cuerdas?

La teoría de cuerdas no tiene una lista simple y completa de, digamos, 5 postulados o axiomas de los cuales todo lo demás puede derivarse en principio sin suposiciones adicionales, como en el caso de teorías más simples como la relatividad y la mecánica cuántica, e incluso (para algunos extensión) teoría del campo cuántico.

Para ser claros, la teoría perturbadora de supercuerdas es definitivamente un área de investigación muy prolífica, en la que se escriben miles y miles de artículos cada año, pero no es una teoría axiomática en el mismo sentido que estas otras teorías son axiomáticas.

Se desconoce una formulación axiomática, no perturbativa, independiente de los antecedentes de la teoría de cuerdas. Lo mejor que puede hacer por ahora es escribir alguna acción y tratarla perturbadoramente, o tratar de usar la holografía (es decir, AdS / CFT).

Los teóricos de cuerdas generalmente consideran que la teoría de supercuerdas perturbativas simplemente describe aspectos de una teoría más fundamental y no perturbadora. A veces se utiliza el término “teoría M”, pero nadie sabe realmente lo que eso significa.

Presumiblemente, esa teoría actualmente desconocida tendrá un conjunto de postulados fundamentales. Sin embargo, no creo que puedan ser tan simples como los postulados de la relatividad y la mecánica cuántica, aunque solo sea porque estas dos teorías son casos (muy) especiales de esta teoría desconocida.

Finalmente, debe mencionarse que la teoría de cuerdas es una teoría especulativa que no se ha verificado experimentalmente, y en este punto no está claro si tiene alguna conexión con la naturaleza. Encontrar un conjunto de postulados fundamentales de los que se pueda derivar una teoría siempre es una buena idea, pero en última instancia no tiene sentido si la teoría no describe realmente nuestro universo.

Su proposición de que “(…) la mecánica clásica se deriva de m a = -grad V. La mecánica cuántica no relativista se deriva de la ecuación de Schrodinger + la regla de Born para las probabilidades. La relatividad general se deduce de la ecuación de campo de Einstein y la definición del tensor métrico” es extremadamente simplista .

Por ejemplo, en mecánica clásica, debe suponer que los campos vectoriales ay V pertenecen a un espacio euclidiano, lo que no es a priori obvio. También debe asumir la invariancia galileana de su teoría o primera ley de Newton (ley de inercia). Esto se debe a que no puede deducir la ley de inercia de [math] mx ” = F [\ math] ya que, para escribir esta ecuación, debe estar ya en un marco de referencia de inercia; y para saber que eres un observador inercial, debes usar la ley de inercia, de modo que el razonamiento sea circular.

¡Además, la Relatividad General no se sigue completamente de la ecuación de Einstein! Debe suponer que el espacio-tiempo es un múltiple Lorentziano liso “cuatro” -dimensional (junto con su conexión Levi-Civita), que también es necesario para satisfacer algunas restricciones topológicas que no son evidentes al principio también.
(Para obtener una idea de lo que es discutir una teoría física axiomáticamente, le recomiendo que vea el libro de Sachs y Wu sobre Relatividad general, o el tercer capítulo de Hawking y Ellis).

En cuanto a la teoría cuántica axiomática, más allá de la ecuación de Schrodinger debe usar espacios de Hilbert aparejados, que exigen conocimiento del análisis funcional, la teoría de la distribución y la teoría de la medida. En axiomatic QFT, debe aprender mucho más material del análisis funcional y los grupos de Lie. Solo vea a Reed y Simons como ejemplo.

Pero el punto es que las teorías que discutí anteriormente pueden, en principio, formularse axiomáticamente (en el sentido de Hilbert) y con matemáticas rigurosas (incluso QFT, si considera el grupo de renormalización & c.). Pero esto no es exactamente posible con la teoría de cuerdas ahora porque la teoría está lejos de terminar. Los principios fundamentales de la teoría de cuerdas, principalmente de lo que concierne a la naturaleza del espacio-tiempo a la luz de las muchas dualidades que aparecen en la teoría de cuerdas y muchos resultados no pertubativos que solo ahora se están entendiendo, aún no se conocen.

Y para un físico que trabaja, los postulados y el riguroso formalismo matemático de la teoría no son tan importantes cuando aún se construye la teoría, también se debe tener en cuenta antes de continuar.

Ahora, como lo desee, los supuestos principales que conducen a la teoría de supercuerdas (¡no exactamente axiomas, ya que la teoría no está terminada!) Son más o menos esto:

  1. Invarianza de Lorentz : la teoría debe ser compatible con la física relativista.
  2. Cadenas : las partículas elementales se describen clásicamente por la cadena Nambu-Goto, también conocida como modelo sigma; esto modela matemáticamente la idea de una cadena relativista.
  3. Supersimetría : más allá de la simetría entre el espacio y el tiempo que requiere la invariancia de Lorentz, para obtener fermiones en la teoría de cuerdas, uno debe introducir una simetría entre dos conjuntos de coordenadas: coordenadas bosónicas (que están representadas por las coordenadas habituales de espacio-tiempo) y coordenadas fermiónicas. Esta idea de introducir fermiones se debe principalmente a Ramond, y Neveu y Schwarz. (Matemáticamente, puede lograr esto introduciendo de manera adecuada los campos de spinor en la hoja del mundo de la cadena Nambu-Goto).
  4. Teoría cuántica : todos los postulados de la física cuántica se trasladan a la teoría de cuerdas, en particular, para cuantificar la acción de Nambu-Goto. La ingenua cuantización invariante de Lorentz conduce a muchos problemas como los fantasmas, pero que se eliminan fijando el número de dimensiones del espacio-tiempo.

Otra suposición es que hay un espacio-tiempo D-dimensional en el cual el modelo Nambu-Goto mapea una variedad bidimensional. Pero esto es sutil ya que la noción de un espacio-tiempo probablemente cambiará mucho a medida que se descubran más dualidades y resultados no pertubativos.

    Hola Barak Shoshany

    En 2004, Grigori Perelman demostró (en Nueva York, en la universidad de Stonybrook, bajo la guía del Prof. Dr. David Hamilton), que los nudos matemáticos SOLO se pueden describir en el espacio 3D, es decir, en el espacio 4D. ¡Esta restricción matemática a la vez produce más de 4 teorías dimensionales inútiles para analizar nuestra realidad experimentada!

    Visite también el siguiente sitio web: QM derivado de las teorías de la relatividad de Einstein y reescrito para cumplir con el CAP.

    Los mejores saludos de Tom, que espera ansiosamente el momento en que se demuestre que el LSP no es posible, ¡con el resultado de que la página de Super-Simetría en quantumuniverse.eu NO DEBE ser una ficción humana NO ENTENDIDA!

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    Los mejores saludos de Tom

    Ir. MT de Hoop
    Bouwensputseweg 6
    4471RC Wolphaardsdijk
    Zelanda, los Países Bajos
    Teléfono: 0 (+031) 6 06 82 08 12 66
    Correo electrónico: [correo electrónico protegido]
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    El punto es que cuando intentas aprender física, ¡es muy útil aprender las matemáticas!

    La ciencia popular, aparte del “Camino a la realidad” de Penrose, o, tal vez el libro de Tegmark, o el libro de Frenkel, es redundante.

    Barak Shoshay ha dado el consejo de leer Polchinski, preferiría decir rad Zwiebach, ya que es más lento y aún más lento a nivel de pregrado / posgrado. Creo que esto es más útil.

    Nota para el lector que trabaja en la teoría de cuerdas: me especialicé en física biomédica, por lo que solo recomiendo lo que encuentro más útil para el estudio privado e independiente.

    Mejor,
    David