Решён
Так ли научна теория струн, как ее малюют?

Илья Switcher Физика
6.4k
7

Читаю научпоп про физику, смотрю ролики на ютубе. Везде теория струн подается как что то невероятное, чуть ли не теория всего. Но потом натыкаюсь на мнения серьезных физиков, которые говорят что она непроверяема экспериментально и вообще ближе к математической философии, чем к физике.

Собственно вопрос: теория струн это реальная научная теория с предсказательной силой, или красивая математическая конструкция которая за 50 лет так и не дала ни одного проверяемого предсказания? Почему ее продолжают развивать, если фальсифицировать невозможно?

Решение
130
Участник • 3 ответа

Коротко: теория струн - это не теория в строгом попперовском смысле. Скорее программа исследований.

Теперь длинно.

Проблема в том, что люди путают два значения слова "теория". В быту теория = догадка. В науке теория = проверенная модель с предсказательной силой (ОТО, квантовая электродинамика). Теория струн не дотягивает до второго определения, потому что за десятилетия работы она не выдала ни одного уникального предсказания, которое можно было бы проверить на существующих или хотя бы проектируемых экспериментальных установках.

Почему так вышло. Энергии, на которых струнные эффекты становятся заметными, находятся на планковском масштабе. Это примерно 10^19 ГэВ. Для сравнения, Большой адронный коллайдер работает на 10^4 ГэВ. Разница в 15 порядков. Построить ускоритель для проверки теории струн физически невозможно при нынешних технологиях, и скорее всего при любых технологиях в обозримом будущем.

Дальше хуже. Ландшафт теории струн содержит порядка 10^500 возможных вакуумных состояний. Каждое описывает свою вселенную со своими константами. Теория не говорит, в каком из этих состояний мы живем, а значит может объяснить задним числом что угодно. Питер Войт назвал это "not even wrong" - утверждение настолько расплывчатое, что его нельзя даже опровергнуть.

Почему продолжают развивать:

  • Математический аппарат теории струн дал колоссальные результаты в чистой математике (зеркальная симметрия, например).
  • AdS/CFT соответствие Малдасены оказалось полезным инструментом в физике конденсированного состояния и ядерной физике. Не для описания нашей вселенной, но как вычислительный трюк.
  • Альтернатив, объединяющих квантовую механику и гравитацию, крайне мало. Петлевая квантовая гравитация существует, но у нее свои проблемы.
  • Инерция академического сообщества: тысячи карьер построены на струнах, инфраструктура грантов заточена под них.

Ли Смолин и Питер Войт критиковали эту ситуацию в книгах, вышедших в середине 2000-х. С тех пор принципиально ничего не изменилось.

Вывод: теория струн может оказаться гениальным прорывом, который мы пока не можем проверить, а может оказаться красивым тупиком. На данный момент это открытый вопрос.

Аватар Илья Switcher

Вот это разложил по полочкам. Спасибо за ссылки на Войта и Смолина, пойду почитаю

65
Участник • 1 ответ

Проблема теории струн не в том, что она ненаучна. Проблема в том, что научпоп-авторы подают ее как готовый ответ, хотя это скорее набор инструментов для поиска ответа.

Аналогия: представь, что кто то изобрел невероятно мощный молоток. Молоток сам по себе прекрасен, им можно забивать гвозди, колоть орехи, он красиво блестит на солнце. Но когда тебя спрашивают "а что конкретно ты построил этим молотком?" - ты разводишь руками.

Теория струн - это молоток. Блестящий, математически безупречный. Но дом пока не построен.

24
Участник • 5 ответов

А давайте посмотрим с другой стороны. ОТО тоже 100 лет ждала прямого подтверждения гравитационных волн. Бозон Хиггса предсказали в 1964, обнаружили в 2012. Наука не обязана выдавать результат по расписанию.

Проблема не в теории струн, а в нетерпении общества, которое хочет ответов здесь и сейчас. Математический аппарат теории дал столько прорывов в смежных областях, что списывать ее со счетов просто глупо. Может через 200 лет кто то найдет способ проверки, и окажется что струнщики были правы.

Все кричат "нефальсифицируема!" как будто критерий Поппера - это священный закон природы. Это философский принцип. Причем не единственный. Баейсианский подход к научному методу допускает работу с теориями, которые пока нельзя напрямую проверить, если они обладают внутренней согласованностью и объяснительной силой.

Аватар Елена Соколова

Количество измерений как раз предсказывает: 10 или 11. Это одно из немногих жестких предсказаний. Другое дело что проверить наличие свернутых измерений мы не можем

Аватар Катрин Эко

ОТО и Хиггс хотя бы давали конкретные числовые предсказания. Теория струн не предсказывает даже количество измерений однозначно

35
Участник • 8 ответов

Научпоп виноват. Брайан Грин и Митио Каку продали миллионы книг, рассказывая про вибрирующие струночки и параллельные вселенные. Красивая картинка, понятные метафоры, все в восторге.

А потом люди открывают реальные статьи и видят 200 страниц тензорного анализа без единой связи с экспериментом. Разочарование неизбежно.

Теория струн занимает уникальное место в физике: это единственная область, где популяризация настолько обогнала фактическое содержание.

17
Участник • 4 ответа

Тут все проще чем кажется. Теория струн держится на плаву по одной причине: грантовые деньги.

Молодой физик-теоретик приходит в аспирантуру. Ему говорят: хочешь грант, публикации, позицию - занимайся струнами. Петлевая гравитация? Нет денег. Свои идеи? Тем более нет. Система воспроизводит себя.

Ли Смолин об этом прямо писал. Струнная программа захватила теоретическую физику не потому что она правильная, а потому что первое поколение струнщиков заняло ключевые позиции в комитетах и редакциях журналов. Классическая институциональная ловушка.

11
Эксперт • 1 ответ

Помню как в 80-х все были уверены, что суперструны - это вопрос 10-15 лет и единая теория готова. Виттен выступил, все загорелись. Прошло 40 лет.

Я не против теории струн как математики. Я против того, чтобы ее продавали публике как физику. Физика - это когда ты можешь измерить. Точка.

0
Эксперт • 6 ответов

посмотрите видео сабины хоссенфельдер на ютубе, она бывший физик-теоретик и очень доступно объясняет почему теория струн в кризисе, там целый плейлист на эту тему

Написать ответ

Премодерация гостей

Вы отвечаете как гость. Ваш ответ будет скрыт до проверки модератором. Чтобы ответ появился сразу и вы получали репутацию — войдите в аккаунт.

Будьте вежливы и соблюдайте правила платформы.