Por que os principais físicos adoram a teoria das cordas

A teoria das cordas (supercorda, teoria M , teoria F ) é atualmente a mais promissora e, de fato, a única candidata à teoria de tudo. Gravidade quântica em loop, redes de spin e outras "teorias alternativas" não são mais seriamente consideradas pela comunidade científica.

Teoria da teoria das cordas

Existem alguns bons livros de não ficção sobre o assunto. O "Universo elegante", de Brian Green, é lembrado.



Mas, para um bom livro, existem vários, para dizer o mínimo, não muito objetivos. Os livros de Lee Smolin ou Peter Voight se encaixam nessa definição.

Recentemente, em conexão com os “problemas” da desigualdade de gênero e vários tipos de minorias, alternativamente, os representantes dessas categorias têm recebido atenção crescente. Basta lembrar o livro recente de Sabina Hossenfelder , criticando a teoria das cordas pela (você não acreditará) pela complexidade da matemática usada nela.



De fato, para prosseguir com o estudo da teoria das cordas, é preciso primeiro dominar a teoria quântica de campos. Para entender as idéias da teoria quântica de campos, é necessário estudar a mecânica quântica relativística (equação de Dirac, spinors, etc.). Mas antes de tudo, é necessário entender a matemática da mecânica quântica comum (espaço de Hilbert, operadores hermitianos, operadores unitários etc.) e seus postulados.

Já neste primeiro passo, muitos são eliminados. Até a matemática dos princípios básicos da mecânica quântica é insuportável para a maioria. A cada passo subsequente, a matemática é complicada por uma ordem de magnitude. O número de pessoas capazes de dominá-lo é reduzido em uma ordem de magnitude. Como resultado, os especialistas em teoria das cordas agora têm no máximo várias centenas no mundo. Além disso, a maioria dos autores de livros de não ficção (Lee Smolin, Peter Voight, Sabina Hossenfelder e outros) não está incluída.

O fato de a nova teoria física exigir matemática mais complexa é uma regularidade. As teorias estão se tornando mais abstratas. O mesmo aconteceu com as teorias gerais e especiais da relatividade, com a mecânica quântica, a teoria quântica de campos. A teoria das cordas não é exceção.

Não há como voltar atrás. No futuro, ninguém cancelará o cálculo diferencial e integral ou a análise tensorial. Substitua por algo ainda mais complexo - cancele ou substitua por um mais simples - não.

Argumentos dos oponentes da teoria das cordas

Considere alguns argumentos mais populares contra a teoria das cordas, além da lógica "Se eu não entendo, isso não é verdade".

A teoria das cordas não faz previsões. Pode ser ajustado para qualquer resultado. Não é falsificável e não é uma teoria científica pela definição de Popper.

Isto não é verdade. Existem ingredientes sem os quais a teoria das cordas não pode fazer, por exemplo, supersimetria . Se for descoberto experimentalmente que a supersimetria está ausente em nosso Universo, a teoria das cordas será refutada.

A teoria das cordas já forneceu algumas previsões úteis. Assim, no contexto disso, a fórmula da entropia de um buraco negro foi obtida a partir dos primeiros princípios. A teoria das cordas também resolveu o paradoxo da informação do buraco negro formulado pelo próprio Stephen Hawking. Dentro da estrutura da teoria das cordas, é mostrado que ela não está perdida.



O argumento padrão para a tese de que a teoria das cordas pode ser adaptada a qualquer dado experimental é a presença de ordem $$$10 ^ {500}$soluções, cada uma das quais fornece sua própria física. A chamada paisagem .

De fato, a teoria das cordas é uma metateoria. Por analogia com a forma como as soluções das equações eletrodinâmicas de Maxwell fornecem fenômenos diferentes, dependendo das condições iniciais (onda de luz, campo elétrico estático de Coulomb, etc.), diferentes soluções da teoria das cordas fornecem diferentes teorias de campo quântico eficazes em física. Por que temos tais campos, e não outros, continua sendo uma questão em aberto.

Mas a teoria das cordas não diz exatamente que pode descrever qualquer coisa. Pelo contrário, possui muitos critérios limitantes. Por exemplo, proíbe universos nos quais a interação eletromagnética (e qualquer outra) é mais fraca que a gravitacional . Veja também pântano .

Bem e $$$10 ^ {500}$não é um número tão grande. Se assumirmos que nosso universo é um desses conjuntos, suas "coordenadas" nessa grande estrutura matemática ocuparão apenas 500 casas decimais. Menos de um kilobyte de dados identifica completamente nosso Universo entre outros hipotéticos. Concordo, não muito.

A teoria das cordas requer medidas adicionais.

Aqui está outro exemplo de teoria das cordas que fornece previsões. Se for descoberto que existe apenas uma dimensão temporal e três espaciais, a teoria das cordas será refutada!

A teoria das cordas é a única teoria física que determina o número de dimensões. A mecânica newtoniana pode funcionar em qualquer número de dimensões espaciais, teoria das cordas - não. Ela explica por que as medidas devem ser 10, 11 ou 26. Concordo que a questão de por que apenas quatro delas têm tamanhos de macro permanece em aberto.

Não existe uma definição exata da teoria das cordas, portanto isso nem é uma teoria.

Sim, devido à complexidade da matemática usada, ainda não existe uma definição estrita. No entanto, foi demonstrado que diferentes versões da teoria das cordas descrevem a mesma estrutura matemática de diferentes ângulos (teoria M). Diferentes versões da teoria das cordas são conectadas pela dualidade .



Bem, meu argumento favorito:

Em que consiste uma string?

A questão é uma pessoa que está longe da mecânica quântica e pensa em uma corda como uma corda de violão, bem como em um elétron - uma pequena bola ou ponto material newtoniano, na melhor das hipóteses uma onda clássica de matéria ou a distribuição de carga elétrica.

Essas pessoas geralmente são mais ativas nas discussões, com espuma na boca nos comentários provando a fidelidade da interpretação mundial da mecânica quântica e a falácia da teoria das cordas.