Krajobraz czy trzęsawisko teorii strun ?

        Dział:Technologie , Temat:  Nauka                 

"Strings", to coroczna międzynarodowa konferencja na temat teorii strun, która odbywa się w sposób ciągły od 1995 roku .  

W dawnych czasach [lata 80-te ,początek 90-tych ubiegłego wieku] byłem przekonany , że teoria strun-która na swym starcie wzbudzała zainteresowanie fizyków - została skazana na niebyt z racji programowego lekceważenia empirycznej testowalności ,a tu "masz babo placek":strunowcy rozmnożyli się nieprawdopodobnie i nadal obradują,według tej oto informacji :

 "Strings 2018" międzynarodowa konferencja zrealizowana 25-29 czerwca 2018 roku w Institute of Science and Technology Graduate University,Okinawa,Japonia.

Jest na YT zapis dźwiękowy panelowej dyskusji,podczas tej konferencji, moderowanej pytaniami opracowanymi przez Davida Grossa,noblistę,które przytacza Peter Woit na swoim blogu "Not Even Wrong"(Posted on June 30, 2018 ).

Z listy pytań zestawionej przez Petera Woita, a publikowanej na jego blogu, wybieram najciekawsze:

Jak długo teoria strun może przetrwać bez eksperymentalnej weryfikacji?

Czy można wierzyć, że teoria strun jest wciąż teorią wszystkiego?

W jakiej dziedzinie fizyki spodziewasz się pierwszej obserwacji teorii strun?

Autorami odpowiedzi na niektóre z tych pytań są takie tuzy teorii strun jak: wymieniony David Gross,Juan Maldacena,John Schwarz,Gabriele Veneziano,Hirosin Ooguri...

Trzonem treści rozmowy panelowej jest natura teorii strun[ ze stanowiska metodologii fizyki],jej historia, oraz relacje i odniesienia do innych podstawowych teorii fizyki współczesnej.Zaczął Maldacena stwierdzając kategorycznie:

"I think the main virtue of string theory is to be a consistent theory of quantum gravity … I mean of course it would be wonderful to have a comparison to experiment but it’s a complicated theory and it might take many years until we understand how to compare it to experiment. I think an important thing is to understand the theory...."

[Myślę, że główną zaletą teorii strun jest być spójną teorią kwantowej grawitacji... Oczywiście byłoby wspaniale mieć porównanie z eksperymentem, ale jest to skomplikowana teoria i może potrwać wiele lat, zanim zrozumiemy, jak odnieść ją do eksperymentu. Myślę, że ważną rzeczą jest zrozumienie teorii, ....]

Pierwsze zdanie Maldaceny,skomentuję uwagą Rogera Penrose[2] poczynioną w 2015 roku (zob.pozycja literatura [2],str.164):

"Termin ten (kwantowa grawitacja-przypis mój) sugeruje,że powinniśmy zastosować reguły standardowej teorii pól kwantowych do grawitacji...Tymczasem moim zdaniem powinna wystąpić pewnego rodzaju reakcja zwrotna zmieniająca strukturę mechaniki kwantowej, gdy uwzględnia się grawitację"

Warto zapamiętać tę uwagę ! Einsteinowska ogólna teoria względności wywodzi się ze znacznie szerszej i głębszej filozofii przyrody, opartej na zasadach :równowazności i ogólnej kowariantności,gdy natomiast w QFT głównym problemem jest rozbieżność wyrażeń.

Poziom merytoryczny panelu dyskusyjnego podniósł zdecydowanie David Gross swoją wypowiedzią na temat aktualnego stanu teorii strun:

"String theory was attacked bitterly in the eighties for being not even science and but now it’s truly impossible to make that argument. It is continuously connected to the standard model after all through our dualities and the standard model is certainly part of nature and verified experimentally.... String theory has given us many insights into the standard model, condensed matter theory, information theory, mathematics etc. It is easy to defend it intellectually,..."

[Teoria strun została zaatakowana gorzko w latach osiemdziesiątych za to, że nie była nawet nauką, ale teraz jest naprawdę niemożliwe, aby powtarzać tę argumentację. Jest ona w sposób ciągły podłączona do Modelu Standardowego(przez zasadę korespondencji AdS/CFT/ dualnośćMaldaceny- przypis mój) , a Model Standardowy jest z pewnością częścią natury i zweryfikowany eksperymentalnie..... Teoria strun dostarczyła nam wielu spostrzeżeń na temat Modelu Standardowego, teorii materii skondensowanej, teorii informacji, matematyki itd. Łatwo jest ją bronić intelektualnie...]

Można więc zauważyć,że twórcy i propagatorzy teorii strun, wpadli na pomysł utrzymania przy życiu swej idei w bardzo prosty sposób:podstawowe teorie fizyki współczesnej takie jak Model Standardowy,model kosmologiczny Friedmana-Lemaître’a-Robertsona-Walkera(FLRW),multiverse theory ,Quant-information theory,itp nasycić kategoriami i zasadami teorii strun,a wtedy jakiekolwiek testy empiryczne tak zmodyfikowanych teorii fizyki, będą jednocześnie testami teorii strun.

Ten chytry zabieg wydaje mi się mieć ideologiczny fundament.Jest nim głębokie przekonanie strunowców, że teoria strun jest świętym Graalem rodzaju ludzkiego , czyli Unity Theory {UFT}, Teoria Wszystkiego.Z tym przekonaniem nie kryli się , ani nie kryją , a przeciwnie:

"Nie ma innnej alternatywy....wszystkie dobre pomysły są częścią teorii strun." Joseph Polhinski [3],amerykanski fizyk(nie żyjący już dziś),twórca bozonowej teorii strun.

Z tym przekonaniem , że teoria strun jest Teorią Wszystkiego,łączy się drugie, które wyartykułował noblista David Gross:

"Teoria strun jest w tak oczywisty sposób skończona, że gdyby ktoś pprzedstawił na to dowód matematyczny,nie chciałoby mi się go przeczytać" .

Niestety,noblista bierze swoje marzenia i pragniena za istniejący stan faktyczny.Przestrzenie Calabiego-Yau, oraz idea próżni w QFT powodują, że krajobraz teorii strun składa się z bardzo wielkiej liczby nierównoważnych sobie teorii strun,wynikających z wielkiej liczby nierównoważnych,dozwolonych prózni [liczba ta według: S.Ashok,M.Douglas,Counting flux vacua,Journal of High Energy Physics,0401:060,2004 , ma wynosić 10^500].Wobec powyższego,zamiast"krajobraz",należałoby używać określenia "swampland"(trzęsawisko).

Wyrazem swoistego otrzeźwienia pewnej części świata strunowców, jest uprawiana od kilku lat fenomenologiczna postać teorii strun.Przymiotnik "fenomenologiczna"oznacza położenie akcentu na realistyczne aspekty równań teorii strun.

Właśnie trwa(2-6 lipca br.) na wydziale fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, międzynarodowa konferencja [17-ta kolejna,doroczna]na temat fenomenologicznej teorii strun : StringPheno 2018.

W ramach tej wersji teorii strun ,podejmuje się prace nad rozszerzeniem Modelu Standardowego cząstek elementarnych o teorię strun, która pozwala opisywać wszystkie znane interakcje, w tym grawitację, do dowolnie wysokich energii.

.Badania polskich "strunowców"w tym zakresie mogą być cenne poznawczo..

Lista uczestników konferencji StringPheno 2018 zawiera.ok.50 osób,a wśród prelegentów jest Fernando Quevedo.

Profesor Fernando Quevedo z wydziału Matematyki Stosowanej i Fizyki Teoretycznej (DAMTP) na uniwersytecie w Cambridge ,zajmuje się teoretycznymi aspektami fizyki cząstek elementarnych, teorią strun i jej fenomenologicznymi i kosmologicznymi konsekwencjami.

Profesor F.Quevedo jednocześnie wygłosi wykład publiczny 5 lipca 2018, o godz. 18:00 na wydziale fizyki UW, ul. Pasteura 5, sala 0.03 (wstęp wolny).Tytuł wykładu:THE SEARCH FOR THE FUNDAMENTAL THEORY OF THE UNIVERSE.

Literatura

[1] Lee Smolin, Kłopoty z fizyką: Powstanie i rozkwit teorii strun, upadek nauki i co dalej, Prószyński i S-ka,Warszawa, 2008

[2] R.Penrose,Moda,wiara i fantazja w nowej fizyce wszechświata, Copernicus Center Press,Kraków,2017,str.149-219

[3] J.Polchinski, Memories of a Theoretical Physicist, arXiv:1708.09093 , 2017