String Theory: The Skeptic Point of View

Selbst jetzt, mit Kritik auf dem Aufstieg, scheint es nicht, dass die Studie der Stringtheorie gesunken ist. Um zu verstehen, warum die Physiker auch weiterhin die Stringtheorie zu studieren, und warum andere Physiker glauben, dass es nicht liefert, wie versprochen, hier eine kurze Nachzählung die allgemeinen Tendenzen in der Geschichte der Stringtheorie, die sich diesmal auf seine Mängel.

Die String-Theorie begann im Jahr 1968 als eine Theorie (das duale Resonanz-Modell genannt), die Wechselwirkungen von Hadronen (Protonen und Neutronen) vorherzusagen, aber nicht dazu. Anstelle dieses Modell, Quantenchromodynamik, der sagte, dass Hadronen aus Quarks zusammen Gluonen gehalten komponiert wurden, erwies sich als das richtige Modell zu sein.

Die Analyse der frühen Version der Stringtheorie hat gezeigt, dass es als sehr winzige Saiten schwing angesehen werden könnte. In der Tat hatte diese bosonische Stringtheorie mehrere Mängel: Fermionen nicht existieren könnte und die Theorie enthielt 25 Raumdimensionen, Tachyonen, und zu viele masselos Partikel.

Diese Probleme waren # 147-Fest # 148- mit dem Zusatz von Supersymmetrie, die bosonischen Stringtheorie in Superstringtheorie verwandelt. Superstringtheorie enthielt noch neun Raumdimensionen, obwohl, so dass die meisten Physiker glaubten es noch keine physikalische Realität hatte.

Diese neue Version der String-Theorie wurde gezeigt, dass eine masselos, Spin-2 Partikel enthalten, die das Graviton sein könnte. Statt nun eine Theorie der Hadronen Wechselwirkungen, war die Stringtheorie eine Theorie der Quantengravitation. Aber die meisten Physiker waren andere Theorien der Quantengravitation zu erforschen, und der Stringtheorie in den 1970er Jahren schmachtete.

Der erste Superstring Revolution fand in der Mitte der 1980er Jahre, als die Physiker Wege zeigte die String-Theorie zu konstruieren, dass alle Anomalien gehen weg gemacht. Mit anderen Worten wurde die String-Theorie konsistent zu sein gezeigt. Darüber hinaus fanden die Physiker Möglichkeiten, um die zusätzlichen sechs Raumdimensionen zu compactify, indem sie sie in komplexe Formen Curling, die so winzig waren, sie würden nie beobachtet werden.

Der Anstieg der Arbeit auf die String-Theorie hatte gute Ergebnisse. In der Tat waren die Ergebnisse so gut, weil die Physiker fünf verschiedene Varianten der Stringtheorie entdeckt, von denen jede unterschiedliche Phänomene im Universum vorhergesagt und von denen keine eigene exakt aufeinander abgestimmt.

1995 schlug Edward Witten, dass die fünf Versionen der Stringtheorie verschiedene Niedrigenergie Annäherungen an einer einzigen Theorie waren, die so genannte M-Theorie. Diese neue Theorie enthielt zehn Raumdimensionen und seltsame Objekte genannt branes, die mehr Dimensionen als Saiten hatte.

Ein großer Erfolg der String-Theorie war, dass es verwendet wurde, um eine Beschreibung für schwarze Löcher zu konstruieren, die die Entropie richtig berechnet, entsprechend der Hawking-Bekenstein Prognosen für schwarzes Loch Thermodynamik. Diese Beschreibung ist nur für bestimmte Arten von vereinfachten schwarze Löcher angewendet, obwohl es einige Anzeichen dafür, dass die Arbeit auf allgemeinere schwarze Löcher erstrecken könnten.

Ein Problem für die String-Theorie entstand 1998, als Astrophysiker haben gezeigt, dass das Universum expandiert. Mit anderen Worten, ist die kosmologische Konstante des Universums positiv, aber alle arbeiten in der Stringtheorie hatte eine negative kosmologische Konstante angenommen. (Die positive kosmologische Konstante ist als Dunkle Energie allgemein bezeichnet.)

Im Jahr 2003 wurde eine Methode gefunden String-Theorie in einem Universum zu konstruieren, die dunkle Energie hatte, aber es war ein großes Problem mit sich: Eine große Anzahl verschiedener Stringtheorien waren möglich. Einige Schätzungen wurden so viel wie 10⁵⁰⁰ verschiedene Wege, um die Theorie, die so groß ist unsinnig zu formulieren, dass es als behandelt werden kann, wenn es im Grunde unendlich wäre.

Als Antwort auf diesen Erkenntnissen vorgeschlagen Physiker Leonard Susskind die Anwendung des anthropische Prinzip als Mittel zu erklären, warum unser Universum die Eigenschaften hatte es, die unglaublich große Anzahl von möglichen Konfigurationen gegeben hat, die Susskind die Landschaft genannt.

Dies bringt uns zu den aktuellen Status der Stringtheorie, in sehr groben Zügen. Sie können sich wahrscheinlich einige Ritzen in der Stringtheorie Rüstung zu sehen, wo die Kritik besonders stark in Resonanz zu sein scheinen.