¿Es cierto que muchos físicos están abandonando la teoría de cuerdas?

Ni Lee Smolin, Peter Woit ni Lubos Motl tienen nada que ver con la teoría de cuerdas hoy. Son partidarios de diferentes lados de algo que en última instancia no es partidista.

Desde mi punto de vista, la investigación sobre la teoría de cuerdas se ha ralentizado drásticamente desde finales de la década de 1990. Esto se debe principalmente a que la teoría de cuerdas ha encontrado (o quizás ha vuelto a encontrar) las dificultades de la gravedad cuántica. Estos son problemas realmente difíciles que tienen que resolverse con golpes brillantes (que generalmente están precedidos por años o décadas de trabajo duro no reconocido) y se necesitará una visión profunda para hacerlo. Como tal, el público no escucha el ra-ra-ra que hicieron hace 10 o 20 años. Eso no significa que algo haya cambiado fundamentalmente, es solo que se ha recogido la fruta que cuelga y tomará tiempo antes de que se haga un gran avance. Por supuesto, antes de cualquier avance, es fácil para los parlantes decir que “es imposible” o “el campo ha terminado”.

Al otro lado del mundo de la física, en la década de 1980, la física atómica se estaba acabando. Pero luego se hicieron varios avances consecutivos que condujeron a 3 premios Nobel en la década de 1990. Estos avances van a transformar nuestro mundo en otra década o dos a medida que la tecnología se comercialice; por ejemplo, podremos ver a través de las paredes utilizando la gravedad.

La ciencia no es partidista. Es divertido escuchar a los partisanos, pero finalmente distraen y limitan la mente.

Mi libro fue escrito intencionalmente como un contrapeso a los libros populares que promueven la teoría de cuerdas, y algunos de mis blogs también se hacen explícitamente para proporcionar un punto de vista diferente al que aparece en los medios. Si está realmente interesado en estos temas, debería poder ver dónde están en desacuerdo las personas, y si realmente está interesado en saber quién tiene la razón, puede intentar aprender más y pensar por sí mismo (no le creo ‘ vamos a llegar a cualquier parte tratando de descubrir quién es Lee, Lubos y yo una “autoridad” adecuada a seguir).

También aconsejaría recordar cómo se supone que funciona la ciencia y seguir el método científico. ¿Qué predice exactamente la teoría de cuerdas y qué dice el experimento sobre esas predicciones? Mi afirmación es que si observa esto cuidadosamente, encontrará que no hay predicciones de la teoría de cuerdas, que la idea de la unificación de la teoría de cuerdas ha resultado ser vacía. Pero, búscate y mira lo que encuentras.

Si miras lo que dice David Simmons-Duffin en este contexto, verás que ni siquiera está tratando de afirmar que la unificación de la teoría de cuerdas dice algo sobre el mundo real (probablemente él sepa que es un argumento perdido). En cambio, está discutiendo algo completamente diferente, conectando la teoría de cuerdas con el mundo real como un método de aproximación para hacer cálculos en la teoría de las interacciones fuertes. Que los métodos de la teoría de cuerdas podrían ayudar a comprender QCD es una idea muy antigua, una que tiene algunas buenas motivaciones para ello, pero es una idea que no tiene nada que ver con si la teoría de cuerdas explica la gravedad cuántica en cuatro dimensiones y la unifica con el modelo estándar . Creo que si observa la cuestión de cuán exitosos han sido los métodos de la teoría de cuerdas al proporcionar un buen método de aproximación para QCD, encontrará que la respuesta hasta ahora es “no muy”. Algún día eso puede cambiar, es un campo de investigación activo. Por otro lado, la unificación de la teoría de cuerdas es una idea completamente fallida. Pero no confíes en mi palabra, piensa por ti mismo …

Ya hay muchas respuestas excelentes publicadas, pero me gustaría intervenir con algunas reflexiones rápidas sobre por qué creo que al menos algunos físicos están abandonando el campo:

1. Como ya se señaló, se ha hecho casi todo lo que se puede hacer para avanzar en la teoría de cuerdas;
2. El campo se inició en los años 80, por lo que ha sido un esfuerzo continuo durante al menos 30 años, y aún tiene que llegar a una predicción comprobable;
3. En esos más de 30 años, no se ha realizado un solo experimento u observación que identifique definitivamente la teoría de cuerdas como una teoría válida probada en su dominio de aplicabilidad, con exclusión de otras teorías en competencia;
4. La teoría validada comparable más reciente, a modo de contraste, fue la confirmación de la existencia de ondas gravitacionales por las dos instalaciones de LIGO anunciadas en febrero de 2016, validando así otra característica de la Relatividad General. Si bien GR fue aceptado fácilmente después de su confirmación por la inclinación de la luz de las estrellas por el sol unos años después de la primera publicación de Einstein sobre GR, nada ha salido ni remotamente comparable de la comunidad de física experimental para validar la teoría de cuerdas. No es de extrañar que los teóricos estén abandonando el campo.
5. Una razón importante para abandonar una teoría surge cuando más y más investigadores se vuelven cada vez más conscientes de que están siguiendo un camino largo y sinuoso que finalmente llega a un callejón sin salida. No estoy seguro de este hecho, pero leí que el propio Einstein pasó los últimos 20 años o más de su vida en busca de una teoría de la gran unificación, y por supuesto no tuvo éxito. Me gustaría hacer una predicción audaz aquí: NO existe una teoría de gran unificación porque la gravedad no puede unificarse con las otras fuerzas fundamentales de la naturaleza. Eso significa que la gravedad NO está cuantificada (la barra h no tiene lugar en la curvatura espacio-tiempo), y el gravitón no existe. Como John Wheeler dijo: “El espacio le dice a la materia cómo moverse, la materia le dice al espacio cómo curvarse”. La mecánica cuántica se vuelve irrelevante.

Acabo de escribir y eliminar una respuesta muy diferente. En cambio, déjame contarte la historia del escritorio de Lubos Motl.

Cuando comencé la escuela de posgrado en Harvard, necesitaba un escritorio para mi nuevo departamento. Encontré uno en Craigslist y escribí la dirección de correo electrónico anónima preguntando si podía ir a recogerlo. Quién debería responder, pero Lubos Motl, quien con mucho gusto me aseguró que el escritorio estaba disponible, que recordaba quién era yo de mi solicitud de graduación, y que vivía calle abajo. Me dirigí a su lugar.

Lubos estaba dejando su cátedra de Harvard para regresar a la República Checa. Después de sugerirme que también comprara su maquinilla de afeitar eléctrica y su boom box (lo rechacé), me preguntó qué iba a estudiar en la escuela de posgrado.

Para los nuevos estudiantes de posgrado en teoría de alta energía (G-ceros), la gran pregunta siempre es “teoría de cuerdas o fenomenología”. Esta es una pregunta un poco desafortunada porque los nuevos estudiantes generalmente no saben qué es realmente ninguna de esas cosas (me da vergüenza pensar en todas las tonterías desinformadas que arrojamos los ceros G). Mi conocimiento en ese momento provenía principalmente del mismo lugar que los OP: había leído muchos debates en línea sobre si la teoría de cuerdas era ciencia real o si la teoría de cuerdas estaba muerta, y no estaba seguro. Eso sí, en realidad había tomado el curso de teoría de cuerdas graduado de Harvard como estudiante universitario, pero el curso estaba tan centrado en los detalles y estaba tan confundido que realmente no entendía el panorama general.

Entonces Lubos me estaba haciendo esta pregunta, mientras me ayudaba a llevar su viejo escritorio por la calle, y admití de mala gana que probablemente no estudiaría la teoría de cuerdas porque no entendía el punto y parecía extraño. Estaba … decepcionado. Dejó el escritorio en mi puerta, y eso fue lo último que vi de él.

Así que comencé la escuela de posgrado un escéptico, influenciado en gran parte por los Woits y Smolins del mundo. Elegí un asesor que no funcionaba en la teoría de cuerdas y me convencí de que la fenomenología era mejor para mí porque estaba más cerca de la ciencia real.

Esto es lo que cambió mi opinión sobre si la teoría de cuerdas vale la pena. Cuando haces matemáticas y física, desarrollas una fuerte apreciación por esos momentos ‘asombrosos’ cuando un cálculo funciona tan espectacularmente hermoso que DEBE estar insinuando una estructura profunda y mágica que DEBE ser cierta (piensa, por ejemplo, el programa Langlands, no las predicciones de colisionadores) . A medida que aprendí más sobre la teoría de cuerdas, mejoré al comprender sus momentos ‘guau’ (de los cuales hay muchos).

Aquí está mi favorito personal en este momento (Advertencia: jerga técnica: siéntase libre de omitir este párrafo). Recientemente, los físicos han podido calcular las dimensiones del operador y las amplitudes de dispersión en la teoría plana N = 4 Super Yang Mills sin perturbaciones en todos los valores del acoplamiento ‘t Hooft. Estas cantidades se interpolan entre los cálculos del diagrama de Feynman de 5 bucles en el acoplamiento débil (tenga en cuenta que estos son cálculos en QFT, una teoría que ningún físico, incluso Woit o Smolin, discute la corrección de) y los cálculos de supergravedad de 10 dimensiones en el acoplamiento fuerte, con String completo Cálculos de teoría en el medio. Esta es una evidencia espectacular de que N = 4 SYM (primo cercano de la teoría de los quarks) es tanto una teoría de campo cuántico como una teoría de cuerdas (como lo conjetura Maldacena), de una manera que se puede hacer cuantitativamente precisa.

No sé qué teórico de la alta energía no está impresionado con los diagramas de 5 bucles de Feynman. Y si está impresionado con eso, será mejor que esté impresionado con los resultados de todos los bucles que concuerdan con los 5 bucles cuando Taylor se expandió al quinto orden.

Ese tipo de resultado es tan impresionante que estoy convencido sin ninguna duda sobre el mérito de estudiar la teoría de cuerdas. También muestra por qué la teoría de cuerdas es una parte inevitable e inextricable de la física. La teoría del indicador es real y correcta: describe electrones y fotones y bosones W y quarks y ha sido verificada innumerables veces por una variedad de experimentos. La evidencia anterior muestra que algunas teorías de calibre son literalmente Teorías de cuerdas. Dado que a muchos científicos les gustaría entender mejor la teoría de la galga, ¡sería una locura abandonar la teoría de cuerdas!

¿Qué tan convincente fue mi historia? Bueno, solo soy un tipo al azar, otra cabeza parlante en línea. ¿Qué era todo ese galimatías sobre SYM y la supergravedad? ¿Por qué debería importarme? Estas son preguntas difíciles de responder para los teóricos de cuerdas porque el público realmente no entendería las respuestas. Probablemente tampoco puedan distinguir las buenas respuestas de las chifladas.

Desearía saber cómo resolver este problema. Una cosa que los científicos podemos hacer es tratar de ganar confianza dando respuestas buenas y comprensibles a las preguntas que sí tienen respuestas comprensibles. Una vez que las personas creen que sabemos de lo que estamos hablando, podemos hacer todo lo posible para no abusar de esa responsabilidad y dar buenos consejos sobre preguntas cuyas respuestas son más difíciles de entender.

Así que adelante, mira mis respuestas de Quora y decide si puedes confiar en mí. Y si puedes, entonces confía en mí en esto: la teoría de cuerdas vive.

Es posible que se hayan escrito más artículos sobre teoría de cuerdas que cualquier otro tema en el mismo nivel de especialización. El resultado de tanta actividad es que ahora es difícil encontrar algo en la teoría de cuerdas que sea factible, que valga la pena hacer y que aún no haya hecho. Naturalmente, por lo tanto, los físicos teóricos están analizando otras áreas en las que es más fácil avanzar y producir resultados que obtendrán cierto reconocimiento. Ergo, ahora hay menos gente trabajando en la teoría de cuerdas que en su apogeo.
Esto no significa que los físicos lo hayan abandonado. Ciertamente no significa que lo consideren un fracaso. Los argumentos a favor de la teoría de cuerdas como la forma correcta de cuantificar la gravedad y unificarse con las otras fuerzas son tan buenos como siempre, y de hecho son muy fuertes. Sin embargo, la teoría de cuerdas ha alcanzado bloqueos difíciles en dos direcciones.

La primera es que usar la teoría de cuerdas para predecir la física de partículas de baja energía resulta ser mucho más difícil de lo que se esperaba originalmente. Descubrieron que hay una gran cantidad de soluciones de vacío, cada una de las cuales predice un espectro de partículas diferente a bajas energías. A pesar de lo que algunos individuos pueden afirmar sobre el método científico, esto no significa que la teoría de cuerdas esté equivocada. Simplemente significa que cerrar la brecha de energía que es de 15 órdenes de magnitud entre los límites experimentales actuales y la escala de Planck no será fácil. ¿Por qué alguien alguna vez pensó que sería?

El segundo problema es que todavía no entienden los fundamentos matemáticos de la teoría de cuerdas. Lo que tienen son algunas expansiones de perturbación, modelos de matriz incompletos y una carga de dualidades conjeturadas. Una vez que encuentren los principios de simetría detrás de la teoría de cuerdas, aparecerá una comprensión más completa y habrá un resurgimiento del interés y un nuevo progreso. La solución podría no venir de personas que piensan directamente sobre la teoría de cuerdas. Puede provenir de algún matemático que explore la monstruosa luz de la luna o la geometría algebraica o puede surgir del trabajo en el amplituedro. Hasta entonces, el tema está en un segundo plano, pero aún lo reconocen aquellos que lo conocen como la forma correcta de completar la unificación.

Mi comprensión de la situación, como se ve desde el exterior (releer mi biografía), es que dentro de la teoría de cuerdas de la comunidad física (o más bien, sus extensiones modernas) todavía se considera como la vía más productiva de investigación.

Smolin no es solo “un atacante”; Él es el atacante. Desde el exterior, se parece mucho a alguien a cuyo trabajo se le ha otorgado un estatus secundario, y está enojado por eso. La mayoría de las quejas que formula contra la teoría de cuerdas se aplican también a su trabajo. Algunos físicos de renombre parecen pensar que su trabajo no ha recibido tanta atención como merece, pero para mí sus relatos populares parecen atraer mucha más atención de la que merecen. Parecen encajar en la interminable variedad de preguntas que recibimos aquí sobre Quora, absolutamente insistentes en que Einstein o Heisenberg están equivocados, impulsados ​​más por el contrarianismo y la esperanza de estar a la vanguardia del juego que sobre cualquier base racional para elegir entre las teorías.

En lo que a mí respecta, probablemente no tengas ningún negocio que confiar en ninguno de ellos. Tampoco quiero; ninguno de nosotros comprende las teorías lo suficientemente bien como para tener una opinión. Puedo decir que estoy bastante seguro de que las acusaciones de fraude académico por parte de los teóricos de cuerdas están trastornadas y divorciadas de la realidad: son impulsadas exclusivamente por el escándalo en lugar de la ciencia sólida.

Aparte de eso, realmente no veo ningún valor particular en animar a los bandos en una disputa académica que va mucho más allá de mi calificación salarial. Continuaré leyendo relatos no técnicos bien escritos de los desarrollos en la teoría (que descarta a la gran mayoría de ellos, porque #ifuckinghatesciencewriters) con un tipo de interés casual, porque cualquier interés no casual implicaría aproximadamente una década más de matemáticas instrucción que tengo interés en seguir. Me interesarán los resultados cuando ocurran, si los hay, pero en este momento es una cuestión puramente teórica y abstrusa que está mucho más allá de nuestro estado de experimentación y lo seguirá siendo durante bastante tiempo.

No sé si esto es cierto, y la mayoría de los físicos no tienen nada que ver con la teoría de cuerdas de todos modos. Pero el interés en él inevitablemente se desvanecerá un poco si sigue sin producir predicciones que puedan verificarse experimentalmente.

En el siglo XIX, la teoría del vórtice era popular entre los físicos en algunas partes de Europa. Esto vio vórtices en el “éter luminífero” como la base de todo. Se extinguió no porque no funcionó, sino porque siempre puedes construir una teoría de vórtice para explicar lo que quieras. Simplemente agregue todos los vórtices que desee, en cualquier disposición que parezca plausible.

Entiendo que la teoría M intenta descubrir qué variaciones de la teoría de cuerdas pueden funcionar realmente, teniendo una perspectiva más amplia. Pero hasta que haya predicciones verificables experimentalmente, siempre será una búsqueda de nicho.

Algo similar es cierto acerca de las interpretaciones de la mecánica cuántica. La mayoría de los físicos no usan la mecánica cuántica y los que parecen ser en su mayoría la opinión de que no vale la pena pensar mucho en las interpretaciones en este momento. La escuela de pensamiento “cállate y calcula” es popular, porque es práctica.

No hay forma de verificar si uno es mejor que otro, por lo que el que sea más popular es básicamente una cuestión de moda, no exactamente de ciencia.

La teoría de cuerdas todavía está en la etapa de hipótesis, que yo sepa, y una hipótesis que no se puede demostrar que es correcta o incorrecta finalmente tiende a morir un poco.

Es el paso del tiempo con escrutinio continuo por el método científico que determina una teoría aceptable, no la autoridad; La revisión por pares debería detectar errores obvios y no obvios sin descartar perjudicialmente una hipótesis válida, pero no es el árbitro final y la historia lo ha demostrado sujeto tanto a falsos positivos como a falsos negativos.

La aceptación general de una hipótesis a medida que la teoría crece con el tiempo a medida que se verifican las predicciones y los intentos continuos de refutarla fracasan. Debe vivir la vida “como si” esto es cierto, si desea que así sea. Es bastante extraño que el proceso de revisión por pares en sí mismo no haya sido sometido a escrutinio por el método científico.

Aunque se llama teoría de cuerdas, la parte de la teoría es matemática; pero con una fuerte expectativa (hipótesis), dados varios resultados, de que las matemáticas podrían convertirse en una teoría física de la gravedad cuántica.

Cualquier hipótesis, particularmente una en el corazón de la sabiduría aceptada en una disciplina científica, siempre será ferozmente debatida. No estoy seguro de que un voto en cualquier momento de los físicos a favor y en contra refleje correctamente algo sobre la viabilidad de una hipótesis (que en física es más como “un trabajo en progreso aceptado como digno de un debate más amplio”).

Si bien es cierto que mientras más tiempo una hipótesis permanezca seriamente analizada, aún no refutada pero tampoco produciendo nuevas predicciones / interpretaciones, cuanto más fuerte sea el caso de los escépticos, un avance convincente (como las predicciones de las relaciones de masa en el modelo estándar) aún podría ser un pensamiento por una persona de distancia. Para String Theory es: “Cerca, pero sin cigarro … todavía”. Esto no significa que esté abandonado, aunque muchos físicos hayan pasado a “líneas de investigación más productivas” (es decir, desempleados).

Pero la disminución en el estudio puede reflejar simplemente nuestra falta de voluntad colectiva y creciente para financiar la física teórica en general, dada la incapacidad de producir una unificación convincente de la Mecánica Cuántica y la Relatividad General en más de 80 años: no se equivoquen, es un problema difícil !, y las organizaciones con dinero para desembolsar para pagar estas investigaciones tienen períodos de atención cada vez más cortos.

En una nota al margen de esta pregunta, me parece curioso cómo “Autoridad” y “Celebridad” se han mezclado tanto en la cultura popular. No obstante, los físicos respetados, que se les permita escribir tonterías especulativas sobre su disciplina profesional en los medios de comunicación populares parece ser el nuevo punto de referencia para el éxito (tal vez es solo la recompensa por haber descubierto algo útil); y si bien la verdadera experiencia es esencial, también debe aceptarse que el marketing es una parte esencial de la recaudación de fondos.

Hay un aspecto histórico fascinante en esta pregunta.
Cuando leemos libros de ciencia hoy, leemos sobre grandes descubrimientos y, naturalmente, tendemos a suponer que estas deben haber sido las mentes más grandes. Sin embargo, en realidad, la mayoría de ellos enfrentaron preguntas como la que enfrentan los físicos hoy en día. Tenían que elegir qué áreas y teorías estudiar en un vacío de información que es difícil de imaginar hoy. Doctores que intentan encontrar curas sin conciencia de la existencia de genes o bacterias. Alquimistas sin ninguna razón convincente para creer que no funcionaría. Algunos tuvieron suerte, pero sin duda muchas grandes mentes hicieron una investigación maravillosa y original en lo que desafortunadamente para ellos resultó ser un callejón sin salida.
Dentro de 200 años, los estudiantes podrían leer sobre Woit y Smolin como los líderes de una revolución hacia la respuesta correcta, o podrían ser vistos como tontos que interrumpieron (cómo se verán dentro de 200 años) el camino inevitable hacia la verificación de la cuerda. teoría.
Por ahora, es difícil saberlo, pero podemos sentarnos y disfrutar del debate. Es maravilloso ver los insultos creativos que las grandes mentes pueden inventar, seguramente “¡Ni siquiera está mal” es una de las críticas más condenatorias de cualquier teoría!

Cuando estudié la dualidad de partículas de onda en 1973, había conceptualizado una partícula como una bobina de onda. He estado pensando en ello e intentando conectar varios puntos.

Mi conocimiento sobre la teoría de cuerdas es casi cero. Entonces, en lugar de cualquier respuesta técnica aquí, haría algunos comentarios cualitativos.

La teoría de cuerdas no es aceptada de todo corazón por todos los físicos, porque:

• La teoría de cuerdas no ha dado ninguna predicción respaldada experimentalmente, la forma en que la teoría de la relatividad general había predicho la atracción gravitacional a la luz y pronto se confirmó experimentalmente.
• La teoría de cuerdas no es fácil para un físico típico, que tiene que manejar muchos problemas del mundo real.
• Otras áreas de la física están atrayendo más fondos gubernamentales y esfuerzos de investigación.

Sin embargo, es posible que la teoría de cuerdas y las teorías relacionadas permanezcan latentes o permanezcan en un perfil bajo durante algunas décadas, y cuando llegue el momento adecuado, alguien retomará y aplicará una de esas teorías, y hará algo sobresaliente.

No olvidemos que las variables complejas y muchos otros formalismos matemáticos tuvieron que permanecer latentes durante algunos siglos. Y, luego, usando variables complejas, Maxwell podría mostrar la conexión de la luz a las ondas electromagnéticas.

No esperemos que la física o la ciencia vayan en una dirección fija de nuestra elección. Sigamos y fluyamos donde fluye la física.

La respuesta a su pregunta es, no muchos la están abandonando. Es frustrante que la teoría de cuerdas ofrezca demasiadas respuestas alternativas, ninguna de ellas comprobable, pero no muchos físicos encuentran ese motivo lo suficiente como para abandonarla por completo.

Siendo un estudiante de física experimental, realmente no puedo hablar por los teóricos y en qué dirección van. Lo que puedo decir es que los físicos experimentales no toman la teoría de cuerdas tan en serio porque casi nada de eso es comprobable en este momento.

También escuché recientemente que la aceleración de la expansión del universo, descubierta en 1998, entra en conflicto con la teoría de cuerdas. No puedo comentar más sobre eso, pero me pareció muy interesante.

Um … Uno de los principales problemas con cualquiera de las teorías Unificadoras en disputa es que todas ellas tienen uno u otro fenómeno ya bien explicado que la teoría no puede explicar.

El hecho de que, para construir una teoría de gran unificación, uno tenga que incorporar las diversas subteorías que los experimentadores han demostrado que es correcto, es muy difícil. Esto es extremadamente complicado y es una de las razones por las que algunas teorías propuestas han sido descartadas o no aceptadas.

La teoría de cuerdas, de manera similar, explica muchas consecuencias, pero afortunada o desafortunadamente muchas otras teorías también lo hacen. Pero eventualmente, la teoría de cuerdas también tiene que ser validada por los experimentos y esta podría ser una de las razones por las que podría enfrentar algún rechazo.

Pero no creo que a los verdaderos defensores de la teoría de cuerdas les guste pensar en dejar de investigar el tema porque, aunque puede ser inflexible, es extremadamente fascinante trabajar para ello.

Si lo son, una razón es que la teoría de cuerdas es difícil de refutar. Como Wolfgang Pauli solía decir de ciertas formulaciones: Eso ni siquiera está mal. Es decir, las condiciones bajo las cuales podríamos probar la teoría de cuerdas son (aparentemente) tan extremas que nunca podremos crearlas para obtener una respuesta. A menos que podamos probar la teoría de cuerdas, sigue siendo una hermosa parte de las matemáticas, pero no es ciencia como tal.

La teoría de cuerdas nunca explicará la gravedad cuántica como tampoco lo hará QFT, simplemente se han ido por la tangente en un viaje sin destino. La gravedad cuántica es un fenómeno completamente clásico, pero no completamente newtoniano.
Gravedad cuántica explicada