Man kann die Stringtheorie durch viele Beobachtungen widerlegen, die mit ziemlicher Sicherheit nicht auftreten werden, zum Beispiel:

1. Durch Erkennen einer Lorentz-Verletzung bei hohen Energien: String Die Theorie sagt voraus, dass die Lorentz-Symmetrie auf jeder Energieskala genau ist. Jüngste Experimente des Fermi-Satelliten und anderer haben gezeigt, dass die Lorentz-Symmetrie selbst auf der Planck-Skala mit einer Genauigkeit von viel mehr als 100% funktioniert und sich die Genauigkeit in naher Zukunft verbessern könnte. Wenn beispielsweise in einem Experiment jemals behauptet wurde, dass sich ein Partikel schneller als Licht bewegt, sagt die Stringtheorie voraus, dass in diesem Experiment ein Fehler gefunden wird.

2. Durch Erkennen einer Verletzung des Äquivalenzprinzips ; Es wurde mit der relativen Genauigkeit von $ 10 ^ {- 16} $ getestet und es ist unwahrscheinlich, dass ein Verstoß auftritt. Die Stringtheorie sagt voraus, dass das Gesetz genau ist.

3. Durch Erkennen einer mathematischen Inkonsistenz in unserer Welt kann beispielsweise $ 2 + 2 $ gleich beiden sein $ 4 $ sowie $ 5 $; Eine solche Beobachtung würde die bestehenden Alternativen der Stringtheorie zu Alternativen machen, da sie alle als Gravitationstheorien mathematisch inkonsistent sind. klar, nichts dergleichen wird auftreten; man könnte auch eine bisher unbekannte mathematische Inkonsistenz der Stringtheorie herausfinden - selbst dies scheint nach den nie endenden erfolgreichen Tests

   äußerst unwahrscheinlich

4. Indem experimentell nachgewiesen wird, dass die Informationen in den Schwarzen Löchern verloren gehen oder alles andere, was den allgemeinen Eigenschaften der Quantengravitation widerspricht, wie sie durch die Stringtheorie vorhergesagt werden, z. dass das Regime mit hohem Massenschwerpunkt von der Produktion von Schwarzen Löchern dominiert wird und / oder dass die Schwarzen Löcher die richtige Entropie haben; Die Stringtheorie impliziert, dass die Informationen in allen Prozessen im asymptotischen Minkowski-Raum, einschließlich der Hawking-Strahlung, erhalten bleiben, und bestätigt die Hawking-Bekenstein-Behauptungen als die richtige semiklassische Annäherung. Natürlich widerlegen Sie auch die Stringtheorie, indem Sie beweisen, dass Gravitonen nicht existieren ; Wenn Sie beweisen könnten, dass die Schwerkraft eine entropische Kraft ist, würde dies auch die Stringtheorie ausschließen.

5. Indem Sie experimentell beweisen, dass die Welt keine Schwerkraft, Fermionen oder Isn enthält wird nicht durch Quantenfeldtheorien bei niedrigen Energien beschrieben; oder dass die allgemeinen Postulate der Quantenmechanik nicht funktionieren ; Die Stringtheorie sagt voraus, dass diese Näherungen funktionieren und die Postulate der Quantenmechanik genau gültig sind, während die Alternativen der Stringtheorie vorhersagen, dass nichts wie das Standardmodell usw. möglich ist.

6. Durch experimentelles Zeigen dass die reale Welt einigen der allgemeinen Merkmale widerspricht, die von allen String Vacua vorhergesagt werden und die von den von Cumrun Vafa erläuterten "Swampland" QFTs nicht erfüllt werden; Wenn wir im Sumpfland leben würden, könnte unsere Welt durch nichts in der Landschaft der Stringtheorie beschrieben werden. Zu den allgemeinen Vorhersagen der Stringtheorie gehört wahrscheinlich die Tatsache, dass die Schwerkraft die schwächste Kraft ist, Modulräume ein endliches Volumen haben und ähnliche Vorhersagen, die bisher erfüllt zu sein scheinen

7. Indem Sie die gesamte Landschaft abbilden , die genauen Vorhersagen jedes Vakuums für die Teilchenphysik (Massen, Kopplungen, Mischungen) berechnen und zeigen, dass keine von ihnen mit der experimentellen kompatibel ist gemessene Parameter der Teilchenphysik innerhalb der bekannten Fehlergrenzen; Dieser Weg, um die Stringtheorie zu widerlegen, ist schwierig, aber auch im Prinzip möglich (obwohl die vollständige mathematische Maschinerie zur Berechnung der Eigenschaften eines Vakuums mit beliebiger Genauigkeit heute selbst im Prinzip nicht ganz verfügbar ist)

8. Indem wir die Physik experimentell bis zur Planck-Skala analysieren und zeigen, dass unsere Welt weder Supersymmetrie noch zusätzliche Dimensionen in irgendeiner Skala enthält. Wenn Sie überprüfen, ob es bis zu einer bestimmten höheren Skala kein SUSY gibt, erhöhen Sie die Wahrscheinlichkeit, dass die Stringtheorie für unser Universum nicht relevant ist, aber kein vollständiger Beweis

9. Eine überzeugende Beobachtung von variierenden Grundkonstanten wie der Feinstrukturkonstante würde die Stringtheorie widerlegen, es sei denn, einige andere unwahrscheinliche Vorhersagen einiger String-Modelle, die eine solche Variabilität ermöglichen, würden gleichzeitig beobachtet werden
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Der Grund, warum es schwierig, wenn nicht unmöglich ist, die Stringtheorie in der Praxis zu widerlegen, ist, dass die Stringtheorie - als qualitativer Rahmen, der die Quantenfeldtheorie ersetzen muss, wenn man sowohl Erfolge von QFT als auch von GR einbeziehen will - bereits etabliert wurde . Es ist nichts falsch daran; Die Tatsache, dass eine Theorie in der Praxis schwer auszuschließen ist, ist nur eine andere Art zu sagen, dass sie sich nach den Beobachtungen, die unsere Erwartungen an zukünftige Beobachtungen geprägt haben, bereits als "wahrscheinlich wahr" erwiesen hat. Die Wissenschaft verlangt, dass Hypothesen im Prinzip widerlegbar sein müssen, und die obige Liste zeigt sicherlich, dass dies eine Stringtheorie ist. Die "Kritik" richtet sich normalerweise gegen die Stringtheorie, nicht aber gegen die Quantenfeldtheorie; Dies ist jedoch ein Spiegelbild eines tiefen Missverständnisses dessen, was die Stringtheorie vorhersagt. oder ein tiefes Missverständnis der Prozesse der wissenschaftlichen Methode; oder beides.

In der Wissenschaft kann man nur eine Theorie ausschließen, die den Beobachtungen widerspricht. Die Landschaft der Stringtheorie sagt jedoch die gleichen möglichen Beobachtungen bei niedrigen Energien voraus wie Quantenfeldtheorien. Auf großen Entfernungen sind Stringtheorie und QFT als Framework nicht zu unterscheiden. Sie haben nur verschiedene Methoden, um die detaillierten Möglichkeiten zu parametrisieren. In der QFT wählt man den Partikelgehalt und bestimmt die kontinuierlichen Werte der Kopplungen und Massen; In der Stringtheorie wählt man nur einige diskrete Informationen über die Topologie des kompakten Verteilers und die diskreten Flüsse und Brane. Obwohl die Anzahl der diskreten Möglichkeiten groß ist, ergeben sich alle fortlaufenden Zahlen aus diesen diskreten Entscheidungen mit jeder Genauigkeit.

Die Gültigkeit der QFT- und Stringtheorie ist also unter dem Gesichtspunkt machbarer Experimente bei niedrigen Energien äquivalent. Der Unterschied besteht darin, dass QFT in einem Quantengerüst keine konsistente Schwerkraft enthalten kann, während die Stringtheorie automatisch eine konsistente Quantengravitation vorhersagt. Das ist ein Vorteil der Stringtheorie, kein Nachteil. Es ist kein Nachteil der Stringtheorie gegenüber QFT bekannt. Aus diesem Grund ist es mindestens so etabliert wie QFT. Es kann nicht realistisch verschwinden.

Insbesondere wurde in der AdS / CFT-Korrespondenz gezeigt, dass die Stringtheorie automatisch das vollständige Framework ist, das die Dynamik von Theorien wie Eichentheorien beschreibt. Dies entspricht ihrem Verhalten im Grenzbereich, wenn die Anzahl der Farben groß ist, und in verwandten Grenzwerten. Dieser Beweis kann nicht wieder "unbewiesen" werden: Die Stringtheorie hat sich als vollständigere Beschreibung an die Eichentheorien angehängt. Die letztere, ältere Theorie - die Eichentheorie - wurde experimentell etabliert, so dass die Stringtheorie nie mehr aus der Physik entfernt werden kann. Es gehört zur Physik, bei uns zu bleiben, ähnlich wie bei QCD oder irgendetwas anderem in der Physik. Die Frage ist nur, was das richtige Vakuum oder der richtige Hintergrund ist, um die Welt um uns herum zu beschreiben. Dies bleibt natürlich eine Frage mit vielen Unbekannten. Dies bedeutet jedoch nicht, dass alles, einschließlich der Notwendigkeit der Stringtheorie, unbekannt bleibt.

Was passieren könnte - obwohl es äußerst, äußerst unwahrscheinlich ist - ist, dass ein konsistenter, nicht stringy Konkurrent zur Stringtheorie, der auch die gleichen Merkmale des Universums vorhersagen kann, wie die Stringtheorie in Zukunft entstehen kann. (Ich beobachte alle neuen Ideen genau.) Wenn dieser Konkurrent noch konsistenter mit den beobachteten Details des Universums aussehen würde, könnte er die Stringtheorie ersetzen oder sogar ersetzen. Es scheint fast offensichtlich, dass es keine "konkurrierende" Theorie gibt, da die Landschaft möglicher vereinheitlichender Theorien ziemlich kartiert wurde, sehr vielfältig ist und wenn alle Konsistenzbedingungen sorgfältig auferlegt werden, man herausfindet, dass er zur vollen Theorie zurückkehrt. flügge String / M-Theorie in einer ihrer vielfältigen Beschreibungen.

Selbst ohne Stringtheorie könnte es hypothetisch vorkommen, dass neue Experimente neue Phänomene entdecken, die laut String unmöglich - zumindest unnatürlich - sind Theorie. Offensichtlich müssten die Menschen eine angemessene Beschreibung dieser Phänomene finden. Wenn sich beispielsweise Preons in Elektronen befänden, müssten sie erklärt werden. Sie scheinen mit dem String-Modellbau, wie wir ihn heute kennen, nicht kompatibel zu sein.

Aber selbst wenn solch eine neue überraschende Beobachtung gemacht würde, würde ein bedeutender Teil der Theoretiker offensichtlich versuchen, eine Erklärung im Rahmen der Stringtheorie zu finden, und das ist offensichtlich die richtige Strategie. Andere könnten versuchen, anderswo eine Erklärung zu finden. Aber unendliche Versuche, "die Stringtheorie loszuwerden", sind fast so unvernünftig wie Versuche, "die Relativitätstheorie loszuwerden" oder "die Quantenmechanik loszuwerden" oder "die Mathematik loszuwerden" innerhalb der Physik. Sie können es einfach nicht tun, weil gezeigt wurde, dass diese Dinge auf einer bestimmten Ebene bereits funktionieren. Die Physik hat noch nicht den endgültigen Endpunkt erreicht - das vollständige Verständnis von allem -, aber das bedeutet nicht, dass es plausibel ist, dass die Physik leicht zum Pre-String, Pre-Quantum, Pre-Relativistic oder Pre-Mathematical zurückkehren kann Ära wieder. Das wird es mit ziemlicher Sicherheit nicht.

Da viele Leute sehr seltsame Vorstellungen dazu zu haben scheinen, wollen wir dies aus einer viel einfacheren Perspektive betrachten.

Nehmen wir an, Sie haben einen Freund, der Mathematik nur auf der Ebene der Arithmetik positiver Ganzzahlen kennt. Sie versuchen, ihm von der Existenz negativer Zahlen zu erzählen, und er sagt Ihnen:

Das ist dumm, es gibt offensichtlich keine "negativen" Zahlen. Wie kann ich möglicherweise etwas so Dummes messen? Kannst du einen negativen Apfel haben? Nein, das kannst du nicht. Ich kann Ihnen einen positiven Apfel schulden, aber es gibt eindeutig keine negativen Äpfel.

Wie können Sie anfangen zu argumentieren, dass es so etwas wie negative Zahlen gibt?

Ein sehr leistungsfähiger erster Schritt ist die mathematische Konsistenz. Sie können alle abstrakten Eigenschaften auflisten, von denen Sie glauben, dass sie alles über positive Ganzzahlarithmetik charakterisieren:

• Für alle $ a, b, c $, $ a (b + c) = ab + ac $
• Für alle $ a, b $, $ a + b = b + a $, $ ab = ba $
• Es gibt eine Zahl namens $ 0 $, so dass z alle $ a $, $ a + 0 = 0 + a = a $, $ a0 = 0a = 0 $
• Es gibt eine Zahl namens $ 1 $, so dass für alle $ a $ $ 1 a = a1 = a $

(Beachten Sie, dass im ersten Gegensatz zu reellen Zahlen die erste Eigenschaft durch Induktion bewiesen werden kann und kein Axiom sein muss Aufgelistete Eigenschaften können von anderen als grundlegendere Eigenschaften nachgewiesen werden, wenn dies gewünscht wird, was im Fall der Realzahlen nicht möglich ist.)

Wenn Sie beide zustimmen, dass diese Axiome die positiven ganzen Zahlen charakterisieren Sie können vollständig zeigen, dass diese hypothetischen negativen Zahlen aufgrund ihrer formalen Eigenschaften mit den obigen Axiomen übereinstimmen. Was zeigt dies?

Die positiven Ganzzahlen können unter Hinzufügung der negativen Ganzzahlen mindestens so viel bewirken wie die positiven Ganzzahlen selbst.

( STOP Halten Sie an dieser Stelle inne, um zu erkennen, wie mächtig diese Einschränkung ist !! Wie viele andere Möglichkeiten könnte man haben, um die Arithmetik zu verallgemeinern, auf dieser Ebene , zu etwas anderem, das mit den gewünschten Eigenschaften übereinstimmt? Null. Es gibt absolut keinen anderen Weg, dies zu tun. Dies ist unglaublich suggestiv, und Sie sollten dies für den Rest des Cartoon-Arguments berücksichtigen und sehen, wie Jedes Argument, das folgt, ist insgeheim ein Aspekt dieses Arguments!)

Ihr Freund antwortet:

Sicher, Sie können solche Spielzeugmodelle aufschreiben, und sie können konsistent sein , aber sie entsprechen nicht der Realität.

Was müssen Sie Ihrem Freund noch demonstrieren, um ihn von der Gültigkeit der negativen Zahlen zu überzeugen?

Sie finden etwas anderes, was sie tun können, was Sie mit den positiven Zahlen allein nicht tun können. Sie können einfach angeben, dass jede algebraische Gleichung mit positivem ganzzahligem Wert keine Lösung hat:

$$ x + 1 = 0 $$

hat keine Lösung.

Es ist jedoch eine triviale Tatsache, dass Sie durch Ausdehnung auf die negativen Zahlen solche Gleichungen lösen können. Um Ihren Freund von der Gültigkeit negativer Zahlen zu überzeugen, müssen Sie nur zeigen, dass dies der Lösung eines ("a priori") anderen -Problems entspricht, bei dem nur positive ganze Zahlen arithmetisch berechnet wurden:

$$ x + 1 = 0 \ iff y + 1 = 1 $$

Also ist $ y = 0 $ und $ y = x + 1 $ entspricht dem anderen Problem

Um vollständig zu sein, müssen wir auch Probleme berücksichtigen, die für die Negative "einzigartig" sind, wie $ (- 1) (- 1) = 1 $, aber im Bereich der ganzen Zahlen diese sind triviale Dinge, die auf das oben Gesagte reduziert werden können. Selbst im Falle von Real ist es angesichts der anderen Dinge, die wir gezeigt haben, fast "garantiert", dass diese intuitiv offensichtlich ablaufen.

Nun, vorausgesetzt, Ihr Freund ist eine vernünftige, logische Person, er muss jetzt an die Gültigkeit negativer Zahlen glauben.

Was haben wir gezeigt?

• Konsistenz sowohl mit früheren Modellen als auch mit sich selbst
• Die Fähigkeit, neue Probleme zu lösen
• Die Reduzierung von einigen Problemen in der neuen Sprache auf Probleme in der alten Sprache

Um zu entscheiden, ob dies ein gutes Modell für ein bestimmtes System ist, müssen Sie sich die Teilmenge der Probleme ansehen, für die zuvor keine Lösung gefunden wurde, und prüfen, ob das neue vorliegt Eigenschaften charakterisieren dieses System. In diesem Fall ist das trivial, weil die Eigenschaften negativer Zahlen so offensichtlich sind. Bei der Anwendung komplizierterer Dinge zur Beschreibung der Details physikalischer Situationen ist dies weniger offensichtlich, da die Struktur der Theorie und der Experimente nicht so einfach ist.

Wie trifft dies auf die Stringtheorie zu? ? Was müssen wir zeigen, um eine vernünftige Person von ihrer Gültigkeit zu überzeugen? Nach dem obigen Argument behaupte ich:

• Die Stringtheorie reproduziert (konstruktionsbedingt) die allgemeine Relativitätstheorie
• Die Stringtheorie reproduziert (konstruktionsbedingt) die Quantenmechanik (und damit das Quanten Feldtheorie)

Die Stringtheorie ist also mindestens so gut wie die übrigen Grundlagen der Physik. Halten Sie noch einmal inne und staunen Sie, wie mächtig diese Aussage ist! Wie viele Möglichkeiten gibt es realistisch gesehen, eine Theorie, die sich auf GR und QFT reduziert, konsistent und nicht trivial zu schreiben? Vielleicht mehr als eine, aber sicherlich nicht viele!

Nun stellt sich die Frage: Was lernen wir neu? Welche zusätzlichen Einschränkungen ergeben sich aus der Stringtheorie? Welche Probleme in GR und QFT können sinnvoll als äquivalente Probleme in der Stringtheorie geschrieben werden? Welche Probleme kann die Stringtheorie lösen, die völlig außerhalb des Bereichs von GR und QFT liegen?

Nur das letzte davon ist für aktuelle Experimente unerreichbar. Der "natürliche" Bereich, in dem die Stringtheorie das Verhalten eines Experiments dominiert , liegt bei sehr hohen Energien oder gleichwertig bei sehr kurzen Entfernungen. Einfache Berechnungen zeigen, dass diese naiven Regionen durch aktuelle Experimente weit außerhalb des direkten Nachweises liegen. (Beachten Sie, dass im obigen Beispiel für negative Zahlen die Gültigkeit der "Theorie" ausschließlich im entsprechenden Bereich nicht direkt angesprochen werden musste, um ein sehr überzeugendes Argument zu liefern. Machen Sie eine Pause, um über das Warum nachzudenken!)

Theoretische "Probleme" mit den vorherigen Theorien, wie der Informationsverlust des Schwarzen Lochs, können jedoch mit der Stringtheorie gelöst werden. Obwohl diese nicht experimentell verifiziert werden können, ist es sehr naheliegend, dass sie die erwartete Lösung zulassen und zusätzlich die richtigen Theorien in den richtigen Grenzen reproduzieren.

Es gibt zwei Haupterfolge der Stringtheorie, die die anderen beiden erfüllen Anforderungen.

Mit AdS / CFT können wir rein feldtheoretische Probleme im Sinne der Stringtheorie lösen. Mit anderen Worten, wir haben ein Problem in der neuen Sprache gelöst, das wir bereits in der alten Sprache lösen konnten. Ein Bonus dabei ist, dass wir das Problem genau in einem Bereich lösen können, in dem es schwierig war, mit der alten Sprache umzugehen.

Die Stringtheorie beschränkt und spezifiziert auch das Spektrum und die Eigenschaften von Partikeln bei niedrigen Energien . Im Prinzip (und in Spielzeugberechnungen) werden alle Kopplungen, Partikelgenerationen, Partikelarten usw. angegeben. Wir kennen noch keine Beschreibung in der Stringtheorie, die uns genau das Standardmodell, aber die Tatsache, dass es die Niedrigenergie-Phänomenologie einschränkt, ist eine ziemlich aussagekräftige Aussage.

Wirklich, alles, was zu berücksichtigen ist, um einen sehr skeptischen Leser zu überzeugen, ist das Eines der folgenden Dinge ist wahr:

• Es ist möglich , dass die Stringtheorie das Standardmodell reproduziert (z. B. Lösungen mit den richtigen Eichgruppen, chiralen Fermionen usw. zulässt).
• Es ist nicht möglich für die Stringtheorie, um das Standardmodell zu reproduzieren (z. B. gibt es keine Möglichkeit, chirale Theorien aufzuschreiben, es werden nicht die richtigen Eichgruppen zugelassen usw. Dies ist beispielsweise in Kaluza-Klein der Fall Modelle.)

Ich behaupte, und es wird allgemein angenommen (aus sehr guten Gründen), dass die erste davon wahr ist. Es gibt keinen formalen, vollständigen, mathematischen Beweis dafür, dass dies der Fall ist, aber es gibt absolut keinen Hinweis darauf, dass etwas schief geht, und wir können Modelle erhalten, die dem Standardmodell sehr ähnlich sind. Darüber hinaus kann gezeigt werden, dass alle grundlegenden Merkmale des Standardmodells wie chirale Fermionen, die richtige Anzahl von Generationen usw. mit der Stringtheorie übereinstimmen.

Wir können auch fragen, was wäre das? meine, wenn die Stringtheorie falsch war? Dies würde wirklich signalisieren, dass

Von diesen drei Möglichkeiten sind die ersten beiden äußerst unwahrscheinlich. Das dritte ist wahrscheinlicher, aber da bekannt ist, dass alle grundlegenden Funktionen angezeigt werden können, erscheint es sehr seltsam, wenn wir fast reproduzieren könnten, was wir wollen, aber nicht ganz. Dies wäre so, als ob Sie im arithmetischen Beispiel alle gewünschten Eigenschaften reproduzieren könnten, mit Ausnahme von $ 1 + (-1) = 0 $.

Wenn Sie vorsichtig sind, können Sie mein Argument formulieren auf formalere Weise, in Bezug auf das, was es genau bedeutet, eine konsistente Verallgemeinerung im Sinne einer formalen symbolischen Logik zu haben, wenn Sie möchten, und zu sehen, was "scheitern" muss, damit das Kontrapositiv des Arguments wahr ist. (Das heißt, (stuff) => Strings sind wahr, also ~ strings => ~ (stuff), und packen Sie dann die Möglichkeiten aus, was ~ (stuff) in Bezug auf seine Komponenten bedeuten könnte!)

Die Stringtheorie sollte einen Vorschlag für ein Experiment enthalten und einige Vorhersagen über die Ergebnisse des Experiments treffen. dann könnten wir uns mit den tatsächlichen Ergebnissen vergleichen.

Wenn eine Theorie keine Vorhersagen enthalten kann, wird sie sich nach und nach widerlegen ...

Das Problem ist, dass mit String Theorie ist dies äußerst schwierig, und Stringtheoretiker haben ein Jahr vor sich, um in diese Richtung zu gehen. Aber wenn wir in 100 Jahren immer noch den gleichen Status haben, wäre dies ein Beweis dafür, dass die Stringtheorie unfruchtbar ist ...

Die einzige Möglichkeit, die Stringtheorie zu testen, besteht darin, tatsächlich herauszufinden, was sie zuerst vorhersagt, was im Moment nicht eindeutig ist.

Im Gegensatz zu den meisten Behauptungen ist die Stringtheorie tatsächlich eine einzigartige Theorie, da es keine einstellbaren freien Parameter gibt. Es gibt jedoch eine große oder möglicherweise unendliche Menge an klassischen Lösungen oder "Vacua". Die meisten dieser Vakua sehen nicht wie die reale Welt aus, einige (mit einigen meine ich, es könnte ~ $ 10 ^ {500} $ sein) sind sehr ähnlich (insofern sie der Niedrigenergiephysik wie das Standardmodell zu entsprechen scheinen) und bei Das meiste entspricht der realen Welt.

Wenn Sie ein Vakuum angegeben haben, haben Sie die Vorhersagen identisch festgelegt - für alles (das bedeutet, eine Theorie von allem zu sein). So könnten Sie beispielsweise die Masse des Elektrons auf so viele Dezimalstellen berechnen und dann im Labor testen, und auch das Vakuum könnte eine eindeutige Vorhersage für kosmologische Objekte treffen (z. B. das Vorhandensein kosmischer Strings oder Domänenwände). Wir wissen es nicht genau.

Da wir natürlich nicht herausfinden können, welches Vakuum der Realität entspricht, bleibt uns das gleiche Problem wie in der Quantenfeldtheorie. Das heißt, Sie müssen tatsächlich zuerst bestimmte Dinge messen, um Vorhersagen zu treffen (so müssen wir beispielsweise im Standardmodell die $ 26 $ einstellbaren freien Parameter wie die Yukawa-Kopplungen, Massen von Elementarteilchen usw. festlegen). .. Aber wenn Sie das getan haben, können Sie unendlich viele andere Dinge vorhersagen, wie z. B. Streuquerschnitte.

In der Stringtheorie würde dies eine Möglichkeit bedeuten, $ 10 ^ {500} $ vacua auf eine menschlichere Zahl zu reduzieren, wie $ 50 $, $ 10 $ oder besser $ 1 $ oder $ 0 $ ($ 0 $ bedeutet) die Theorie ist gefälscht). Dies erfordert Streuexperimente auf der Planck-Skala, dh einen Teilchenbeschleuniger, der ungefähr auf der Skala der Milchstraße liegt.

Natürlich mag sich herausstellen, dass die Stringtheorie eindeutige fälschbare Vorhersagen macht, aber das erfordert wirklich viel theoretische Arbeit, da dies impliziert, dass man nicht nur etwas über das Vakuum weiß, das der realen Welt entspricht, sondern auch über das $ 10 ^ {500} $ andere, wenn Sie meine Bedeutung verstehen. Trotzdem wissen wir, dass es einige Vorhersagen macht. Zum Beispiel ist die Existenz der Gravitationsquanten für alle Lösungen universell. Ebenso ist die Tatsache, dass Quantenmechanik und spezielle Relativitätstheorie gelten müssen, eine weitere robuste Vorhersage.

Es ist sehr schwierig, die Skalen der Quantengravitation experimentell zu untersuchen, daher gibt es nur sehr wenige Möglichkeiten zu testen, ob die Stringtheorie als einheitliche Theorie, die die Quantengravitation umfasst, falsch ist. Eine der wenigen Beobachtungen, die die Planck-Skala untersucht haben, war die Beobachtung des Fermi-Gammastrahlenteleskops, die zeigte, dass Photonen unterschiedlicher Energie über kosmische Entfernungen sehr nahe an der gleichen Geschwindigkeit wandern. Wenn das Ergebnis eine Streuung der Geschwindigkeit gezeigt hätte, hätte es die Stringtheorie widerlegt und den Physiker ermutigt, sich andere Ideen anzuschauen.

Natürlich wird jede Beobachtung, die die Quantentheorie oder die allgemeine Relativitätstheorie widerlegt, auch die Stringtheorie widerlegen, aber die Das eigentliche Interesse gilt Beobachtungen, die sich direkt auf die Quantengravitation beziehen, da die einzelnen Theorien in ihren eigenen Regimen bereits gut etabliert sind.

Obwohl es schwierig ist, direkte experimentelle Eingaben für eine Theorie der Quantengravitation zu erhalten, gelten die Einschränkungen für jede Die Theorie aus der logischen Anforderung, Quantentheorie und Gravitation zu einer konsistenten Theorie für die Physik zu kombinieren, ist bereits enorm stark. Insbesondere sollte es eine störende niedrige Energiegrenze geben, die die Schwerkraft in Form von Gravitonen beschreibt, die mit Materie interagieren. Trotz großer Anstrengungen ist die Stringtheorie der einzige Ansatz, der dies erreichen kann, und es ist sehr schwer, sich einen zweiten Weg vorzustellen. In der Tat ist es sehr überraschend, dass es diesen einen Weg gibt, weil es fast wundersame Aufhebungen von Anomalien erfordert, damit es funktioniert. Dies gibt vielen Menschen das Vertrauen, dass die Stringtheorie der richtige Weg ist.

Letztendlich muss ein Quantengravitationseffekt, der die Stringtheorie unterstützt, endgültig beobachtet werden. Wie ich bereits sagte, gibt es derzeit nicht viele Möglichkeiten für solche Beobachtungen, aber dies wäre auch für jede alternative Theorie der Quantengravitation ein Problem.

Es ist möglich, dass wir Glück haben und am LHC große zusätzliche Dimensionen beobachten, aber es gibt keinen Grund, dies zu erwarten. Eine andere Möglichkeit, die ich für etwas plausibler halte, besteht darin, dass Supersymmetrie beobachtet wird und eine Form annimmt, die einen Supergravitationsursprung unterstützt. Wir haben immer noch kein moralisches Recht zu erwarten, dass das Universum uns einen so einfachen Hinweis gibt, und die Stringtheorie verspricht keinen.

Solche Schwierigkeiten bedeuten nicht, dass die Stringtheorie falsch ist, wie einige Gegner sagen. Es bedeutet nur, dass es schwierig sein wird, die Quantengravitation empirisch zu untersuchen.

Das Verständnis der Stringtheorie von der theoretischen Seite aus hat immer noch Fortschritte gemacht, und das geht weiter. Auf der nicht störenden Seite der Stringtheorie muss noch mehr Arbeit geleistet werden, damit wir ihre Auswirkungen auf die Kosmologie besser verstehen können. Es besteht die Hoffnung, dass eine Beobachtung von Reliktgravitationswellen oder sogar niederfrequenten Radiowellen, die vom Urknall übrig bleiben, eine charakteristische Signatur haben kann, die von Quantengravitationseffekten abhängt. Auch hier haben wir kein moralisches Recht zu verlangen, dass eine solche Beobachtung bevorsteht, aber es könnte sein, wenn wir Glück haben.

Wenn etwas richtig verstanden (?) wird, was Lubos einmal gesagt hat, erfordert die Stringtheorie, dass die Torsion (in GR) Null ist. Derzeit sind Experimente im Gange / geplant, um die Torsion zu messen. Daher gibt es nicht nur einen experimentellen Beweis für die Stringtheorie, sondern wir sollten die Daten bald erhalten.

Die Stringtheorie wurde mit der Idee konstruiert, dass sie sich bei niedrigen Energien auf die quantenmechanische Welt und die Teilchenwelt reduzieren sollte, die wir jeden Tag sehen. Dies ist analog zum Korrespondenzprinzip in der Quantenmechanik.

In gewissem Sinne wird jedes Experiment, das die Quantenmechanik diskreditiert, eine ernsthafte Überprüfung der Stringtheorie bewirken, wie viele Experimentatoren scherzen werden, wird es ein Theoretiker tun finde immer einen Weg, seine Theorie so zu fixieren, dass sie mit den Beobachtungen übereinstimmt. In jedem Fall scheint die Quantentheorie sehr gut unterstützt zu sein und es ist unwahrscheinlich, dass sie bald diskreditiert wird.

Direkte Tests der Stringtheorie müssen jedoch warten, bis wir viel höhere Energien untersuchen können.

String-Anregungen, deren Fehlen. Das Problem ist jedoch, dass Sie, wenn Sie nicht an eine Theorie mit einer niedrigeren Planck-Skala glauben, zu Energien gehen müssen, die wir im Labor niemals erreichen können, um dieses Regime zu testen. Aber zumindest im Prinzip ist es fälschbar.

Wie von anderen Postern vorgeschlagen, ist die Schlüsselfrage Energie.

Bei sehr hohen Energieniveaus, die sich einigen der „Grenzen“ der Quantengravitation nähern, wird die fadenartige Natur grundlegender Teilchen immer deutlicher . (In Bezug auf ein Experiment würde es beispielsweise bei einem ausreichend hohen Energieniveau wahrscheinlich neue spezifische "Resonanzen" des Materials geben, die identifiziert werden könnten.)

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Die Stringtheorie zu widerlegen, würde ich sagen, ist nicht sehr wahrscheinlich; Es gibt jedoch zwei Möglichkeiten, die Probleme in der Stringtheorie verursachen könnten: eine theoretische und eine experimentelle. Beides wird wahrscheinlich nicht bald passieren (beides wird es wahrscheinlich nie widerlegen, da die Stringtheorie zumindest bis jetzt bei weitem auf dem richtigen Weg zu sein scheint.) - Wenn man es zumindest in einer Initiale "widerlegen" möchte Eine Annäherung, die Skepsis hervorruft, sollte eine Theorie finden, die mindestens so viele Probleme löst, wie die Stringtheorie löst, und sich zumindest mit einigen der verbleibenden Probleme der Stringtheorie befasst. (Selbst wenn diese andere Theorie existiert, wird es einige Jahrzehnte nach ihrer Entdeckung dauern, bis sie sich entwickelt.)

- Experimentell, wie alle anderen sagten, müssen wir höhere Energien auf der Erde erreichen oder einen besseren Weg finden, um sie zu lokalisieren und möglicherweise diese höheren Energien im Universum entdecken. Um irgendwo etwas zu erreichen oder zu lokalisieren, werden die Energien, in denen Effekte der Stringtheorie nachweisbar sind, viele, viele Jahre dauern - zumindest ist dies die verbreitete Überzeugung.

- Das "Argument", dass ich manchmal die Stringtheorie höre, ist Keine Theorie oder falsch, weil sie nicht verifiziert oder widerlegt werden kann, ist kompetent falsch. Einfach weil dies kein Argument ist. Wenn wir höhere Energien erreichen müssen, um die Stringtheorie zu sehen, müssen wir nur; ist sehr wahrscheinlich, dass dies die Physik ist. Auf jeden Fall noch einfachere Physikgeschichten wie die des Neutrinos, die kritisierten (mit den Kritikern dieser Zeit: "nicht einmal falsch" oder am optimistischsten "es gibt keine praktische Möglichkeit, das Neutrino zu beobachten"); Wenn Pauli und Fermi die theoretische Vorhersage im Jahr 1930 machen und die Entdeckung des Cowan und Reines im Jahr 1956 uns einige Dinge lehren kann ...

In einem Satz lautet die Antwort auf Ihre letzte Zeile: Bisher gibt es kein Experiment oder keinen Detektor, der die Stringtheorie verifizieren könnte. Es wird davon ausgegangen, dass dies in Zukunft geschehen wird, wenn wir in der Lage sein werden, diese höheren Energien zu erreichen oder irgendwo zu lokalisieren, damit die fadenförmigen Effekte erkennbar werden.

Widerlegen Sie die Stringtheorie, indem Sie ein Postulat der Stringtheorie empirisch verfälschen. Kein Postulat kann verteidigt werden oder es muss nicht postuliert werden. FALSCH BRST-Invarianz und Stringtheorien kollabieren. Wenn Sie das Äquivalenzprinzip (EP) verfälschen, muss die gesamte Physik neu geschrieben werden. Kein messbarer beobachtbarer Verstoß verstößt gegen das EP. Alle stetigen und annähernd stetigen Symmetrien beugen sich den Noether-Theoremen.

Sie benötigen eine beobachtbare (damit Sie wissen, dass sie vorhanden ist), die berechenbar ist (damit Sie wissen, wie viel), aber nicht messbar ist. Dies ist eine absolut diskontinuierliche Symmetrie - und ein Test für ihre unterschiedlichen Konsequenzen. Unterscheiden sich Schuhe von Socken, wenn sie einen linken Fuß bekommen? Um wie viel, deine gegen meine? Die quantitative Chiralität wird in einer beliebigen Anzahl von Dimensionen berechnet, J. Math. Phys. 40, 4587 (1999) und

http://petitjeanmichel.free.fr/itoweb.petitjean.freeware.html#QCM
( http: / /www.mazepath.com/uncleal/norbors.gif
Optische Rotationen der Lösung ignorieren die Verteilung der Atommasse)

Hacken Sie ein Paar Schuhe in $ \ mathrm {mm} ^ 2 $ Stücke . Sortieren Sie sie nach links und rechts. Chiralität ist eine aufstrebende Eigenschaft. Das hängt vom Maßstab ab. Um die EP gegen ein Paar Schuhe zu testen, würde man einen Schuh benötigen, der auf der kleinstmöglichen Skala gebaut ist - ein paar Atome - und ziemlich viele Schuhe, um eine messbare Divergenz zu ergeben. Die Physik kann das nicht, aber die Chemie kann es.

Wenn irgendetwas die Stringtheorie brechen kann (wir können nicht schlauer sein als Luboš, aber wir können orthogonal sein), dann

http://www.mazepath.com/uncleal/erotor1.jpg
Zwei geometrische Eötvös-Experimente. $ 0,113 \, \ mathrm {nm} ^ 3 $ Volumen / α-Quarz-Einheitszelle. $ 40 \, \ mathrm {Gramm} $ netto als $ 8 $ Einkristall-Testmassen vergleichen $ 6,68 × 10 ^ {22} $ Paare gegenüberliegender Schuhe (Paare von $ 9 $ -atom enantiomorphen Einheitszellen, die gegenüberliegenden vertikalen Seiten des Testmassenarray-Würfels)

Wetten Sie NICHT mit Ihrer Note darauf! Das Wetten auf ein schwedisches Abendessen im Dezember ist akzeptabel, insbesondere wenn das Hauptgericht surströmming ist.

http://www.youtube.com/watch?v=xgV2imaOCao