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Gustav123
Gast
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 Gustav123 Verfasst am: 30. Sep 2012 09:27 Titel: Multiversum - Stringtheorie |
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Meine Frage:
Hallo.
Ich habe mal gelesen, dass die Stringtheorie von mindestens 10^500 Universen ausgeht.
Meine Frage ist nun: Warum sind das genau 10^500 Universen? Und warum geht die Stringtheorie überhaupt von so vielen Universen aus?
Vielen Dank für alle Antworten.
Meine Ideen:
Hat das vielleicht etwas mit den Lösungen zu tun, die aus der Stringtheorie folgen? |
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Linker
Gast
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| Linker Verfasst am: 30. Sep 2012 13:32 Titel: |
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Stringtheorie ist sehr schwer zu verstehen, aber ich denke, dass es da wie in der Quantenphysik nur diskrete Lösungen gibt.
Aus der Zahl denkbarer Lösungen von den Stringtheorien wird glaube ich die Anzahl von Multiversen resultieren. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 30. Sep 2012 14:18 Titel: Re: Multiversum - Stringtheorie |
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| Gustav123 hat Folgendes geschrieben: | Meine Frage:
Hallo.
Ich habe mal gelesen, dass die Stringtheorie von mindestens 10^500 Universen ausgeht.
Meine Frage ist nun: Warum sind das genau 10^500 Universen? Und warum geht die Stringtheorie überhaupt von so vielen Universen aus?
Vielen Dank für alle Antworten.
Meine Ideen:
Hat das vielleicht etwas mit den Lösungen zu tun, die aus der Stringtheorie folgen? |
Ja, das hat was mit den Lösungen zu tun.
Das Problem ist ja, dass die Stringtheorie in 10 Raumzeitdimensionen formuliert wird und dass diese irgendwie zu 4+6 heruntergebrochen werden müssen, wobei eben 6 räumliche Dimensionen kompaktifiziert werden. Dazu gibt es nun sehr viele Möglichkeiten. Zum einen betrachtet man sogenannte Calabi-Yau Räume, die bestimmten Forderungen genügen, so dass die resultierende Theorie konsistent ist. Zum anderen darf man sich vorstellen, dass durch die Kompaktifizierung eichfeldartige Strukturen entstehen (muss ja so sein, wir haben ja Eichfelder im Standardmodell) und dass diese wiederum „Flussschläuche“ um die kompaktifizierten Dimensionen ausbilden (so wie ein Bündel von Feldlinien). Last but not least hat man sogenannte Branen-Lösungen, das sind höherdimensionale Mannigfaltigkeiten, auf denen Strings enden (z.B. darf man sich vorstellen, dass es in den 9 räumlichen Dimensionen eine oder mehrere „Stapel“ n-dimensionaler Untermannigfaltigkeiten gibt und dass offenen Strings genau auf diesen enden müssen.
Dies sind nun klassische Lösungen, also Vakuumzustände der Theorie, auf denen sich dann Quantenfluktuationen ausbreiten. Die Zahl dieser Lösungen wurde mal mit mindesten 10^500 abgeschätzt, aber ich denke, das ist keinesfalls eine gesicherte Erkenntnis, sondern eher eine untere Grenze.
Das Problem ist, dass jede dieser Lösungen eine eigene Welt beschreibt, mit einer bestimmten Anzahl Dimensionen, Teilchensorten, -massen und deren Wechselwirkungen, und dass es daher keine Möglichkeit gibt, aus der allgemeinen Theorie irgendwelche experimentell überprüfbaren Vorhersagen abzuleiten; das würde nur für eine bestimmte Vakuumlösung funktionieren, und dabei gerade unsere zu finden ist unendlich schwierig.
http://en.wikipedia.org/wiki/String_theory
http://en.wikipedia.org/wiki/String_theory_landscape
http://arxiv.org/pdf/hep-th/0303194v4.pdf
Siehe mein Avatar:
"I just had an awesome idea. Suppose all matter and energy is made of tiny, vibrating strings." "Okay. What would that imply?" "I dunno."
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
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VeryApe
Anmeldungsdatum: 10.02.2008
Beiträge: 3247
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| VeryApe Verfasst am: 01. Okt 2012 08:28 Titel: |
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| Zitat: | | Das Problem ist, dass jede dieser Lösungen eine eigene Welt beschreibt, mit einer bestimmten Anzahl Dimensionen, Teilchensorten, -massen und deren Wechselwirkungen, und dass es daher keine Möglichkeit gibt, aus der allgemeinen Theorie irgendwelche experimentell überprüfbaren Vorhersagen abzuleiten; das würde nur für eine bestimmte Vakuumlösung funktionieren, und dabei gerade unsere zu finden ist unendlich schwierig. |
 fabelhafte Theorie sehr sinnvoll. Meiner Meinung nach sind wir schon seit längeren in einem Bereich, in der Reissbretttheorie der Praxis um Lichtjahre vorauseilt, das kann nur schiefgehen.
Vielleicht sollte man diese Leute für sinnvollere Probleme bündeln und das ganze wieder angehen, wenn man in der Praxis ein paar Schritte weiter ist. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 01. Okt 2012 09:01 Titel: |
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VeryApe, du hast recht - und auch wieder nicht.
Stell dir vor, du bist ein mikroskopisches Lebewesen, das innerhalb in einer recht komplexen Flüssigkeit existiert. Stell dir weiterhin vor, du bist in der Lage, die Quantenelektrodynamik zu konstruieren und geistig (Papier hast du ja keines) auf unterschiedliche (ausgedachte) Phänomene anzuwenden.
Was entdeckst du?
- Compton-Streuung
- Photoeffekt
- ...
- Störungstheorie
- Renormierung
- ...
Evtl. schaffst du es ja, einige Näherungen abzuleiten. Eine davon könnte die Dirac-Gleichung sein, also
- Dirac-Gleichung
- Wasserstoffatom (relativistisch)
- QED-Korrekturen: Lamb-sShift
Bis jetzt hast du eigtl. nur Zeit vergeudet, denn alles das hat nichts mit deiner Welt (ein kleines Lebewesen in einer Flüssigkeit zu tun). Jetzt entdeckst du auf einmal eine „Landschaft von Lösungen“ der Theorie, nämlich verschiedene mehr oder weniger symmetrische Phasen: Flüssigkeiten, Festkörper, … d.h. insbs.:
- Gase und Plasmen
- Wasserstoff in flüssiger Form
- superfluides Helium
- Wasser
- Öle
- Gläser (amorphe Strukturten)
- Kristalle und Quasikristalle
- ...
Du schätzt ab, dass es einig 10^xxx derartige Lösungen geben könnte und du vermutest, dass die Flüssigkeit, in der du lebst, ebenfalls aus dieser Theorie folgen würde. Leider bist du nicht in der Lage, exakt diese Lösung zu finden, und deine Mitbewohner glauben dir nicht, dass die Theorie, die du entdeckt hast, irgendetwas mit eurer Welt zu tun hat.
Die Schlussfolgerung deiner Mitbewohner lautet
| VeryApe hat Folgendes geschrieben: | | ... fabelhafte Theorie sehr sinnvoll. ... Vielleicht sollte man ... das ganze wieder angehen, wenn man in der Praxis ein paar Schritte weiter ist. |
Schade, und du warst gerade dabei, die QED sowie ihre Niederenergiephänomene, Quantenmechanik, Theorie der Festkörper und der Fluide etc. zu finden. Das haben sie dir jetzt vermasselt.
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Uriezzo
Anmeldungsdatum: 15.09.2011
Beiträge: 281
Wohnort: Großostheim
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| Uriezzo Verfasst am: 01. Okt 2012 09:54 Titel: |
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Das sehe ich ein bisschen anders:
Dein mikroskopisches Wesen hätte wahrscheinlich ein ziemlich miserables und unbefriedigendes Leben: Seine Mitlebewesen würden es für einen weltfremden Spinner halten und nicht ernst nehmen und das Lebewesen hätte keine Chance, seine Theorie zu beweisen. Es wäre wohl ziemlich verzweifelt.
Wenn dann irgendwann in ferner Zukunft die Zeit reif wäre und selbst Deine mikroskopischen Lebewesen in ihrer komplexen Flüssigkeit die QED und ihre Gesetze entdecken würden und experimentell belegen könnten, dann wäre jenes Lebewesen mit hoher Wahrscheinlichkeit längst vergessen.
Im besten Fall wären vielleicht einige seiner Gedanken noch erhalten und es käme nachträglich zu Ruhm. Aber auch nur dann, wenn es mit seiner Theorie wirklich ins Schwarze getroffen hat. Und den eigentlichen Ruhm bekäme ohnehin der Neuentdecker ab.
Die meisten berühmten Wissenschaftler vergangener Jahrhunderte, sei es Newton, Galileo Galilei oder Einstein, waren ihrer Zeit nicht wirklich voraus (und wenn dann nur ganz unwesentlich). Sie haben vielmehr die wissenschaftlichen Möglichkeiten ihrer Zeit klarer und deutlicher gesehen, als es ihre Mitmenschen es taten. Wären sie ihrer Zeit voraus gewesen, würde heute niemand mehr von ihnen sprechen.
Was das für die Stringtheorie heißt, kann ich nicht sagen. Das werden wohl erst kommende Jahrzehnte zeigen. Ich glaube allerdings auch nicht, das die Stringtheorie unserer Zeit voraus ist: Entweder unsere Zeit wird Möglichkeiten finden, sie zu belegen und etwas praktisch mit ihr anzufangen oder sie wird irgendwann von der Bildfläche verschwinden und ersetzt werden. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 01. Okt 2012 10:58 Titel: |
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Ich bin Theoretiker, und als solcher stören mich andere Probleme der Stringtheorie, insbs. die Tatsache, dass man sie als Theorie heute nicht prägnant definieren kann. Es gibt nicht "die" Stringtheorie mit ein paar wenigen definierenden Gleichungen, es gibt nur ein Sammelsurium miteinander verflochtener Formulierungen, wobei die Grenze zwischen "äquivalent", "näherungsweise äquivalent", "dual", ... sowie "Theorie", "Lösung" usw. kaum fassbar ist.
David Gross (einer der Väter der Theorie) hat dies vor einigen Jahren prägnant zusammengefasst:
WHAT IS STRING THEORY?
This is a strange question since we clearly know what string theory is to the extent that we can construct the theory and calculate some of its properties. However our construction of the theory has proceeded in an ad hoc fashion, often producing, for apparently mysterious reasons, structures that appear miraculous. It is evident that we are far from fully understanding the deep symmetries and physical principles that must underlie these theories. It is hoped that the recent efforts to construct covariant second quantized string field theories will shed light on this crucial question.
We still do not understand what string theory is.
We do not have a formulation of the dynamical principle behind ST. All we have is a vast array of dual formulations, most of which are defined by methods for constructing consistent semiclassical (perturbative) expansions about a given background (classical solution).
What is the fundamental formulation of string theory?
WHAT IS MISSING ?
Perhaps “String theory” is like quantum field theory - a framework and not a definitive theory.
Perhaps we are missing a fundamentally new principle of symmetry, of dynamics, of consistency, .... that leads to a unique solution --- not a “vacuum” but a space-time, a cosmology.
Emergent Space-Time
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Gustav123
Gast
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| Gustav123 Verfasst am: 01. Okt 2012 11:58 Titel: |
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Hallo TomS.
Ich wollte mich noch mal für deine sagenhaft gute Antwort bedanken und hätte nochmal eine persönliche Frage an dich, wenn du gestattest.
Hast du beruflich etwas mit Physik zu tun bzw. hast du Physik studiert? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 01. Okt 2012 12:10 Titel: |
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Ich habe Physik studiert und anschließend einige Jahre im Bereich Quantenfeldtheorien, QCD, insbs. kanonische und nicht-störungstheoretische Quantisierung, effektive chirale Feldtheorien der starken Wechselwirkung gearbeitet. Seit ca. 10 Jahren bin ich aber nur noch "Beobachter"
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Gustav123
Gast
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| Gustav123 Verfasst am: 01. Okt 2012 12:18 Titel: |
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@TomS
Ich hätte nochmal eine Frage. :-)
Welche Theorie wird vielleicht mal die "Theory of everything"?
Nach meinem Wissen recht das Standardmodell dafür nicht aus und man muss schon in den Bereich der Supersymmetrie gehen.
Wird es vielleicht die Supersymmetrie oder doch die Stringtheorie.
Die Schleifenquantengravitation schließe ich mal aus, richtig? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 01. Okt 2012 13:33 Titel: |
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| Gustav123 hat Folgendes geschrieben: | | Welche Theorie wird vielleicht mal die "Theory of everything"? |
Die einzige Theorie, die aktuell dazu das Potential zu haben scheint, ist die Stringtheorie - mit allen Einschränkunegn, wenn und aber, vielleicht usw. - s.u.
| Gustav123 hat Folgendes geschrieben: | | Nach meinem Wissen recht das Standardmodell dafür nicht aus ... |
Ja, insbs. da es die Gravitation nur in unquantisierter (und aufgrund der Singularitäten wohl unvollständiger) Form enthält.
| Gustav123 hat Folgendes geschrieben: | | ... und man muss schon in den Bereich der Supersymmetrie gehen. |
Supersymmetrie liefert letztlich auch nicht mehr als das Standardmodell; Supergravitation wäre evtl. eine Möglichkeit.
| Gustav123 hat Folgendes geschrieben: | | Die Schleifenquantengravitation schließe ich mal aus, richtig? |
Zur Stringtheorie ist m.E. alles wesentliche gesagt.
Es gibt eine mögliche Supergravitationstheorie (maximale N=8 SUGRA in 11 Dim.), die zum einen das SM vollständig enthalten könnte, und die evtl. ausschließlich endliche Größen enthält, also keine Unendlichkeiten produziert, die auf eine umfassendere Theorie verweisen (die Frage der Unendlichkeiten ist jedoch nicht endgültig geklärt).
http://de.wikipedia.org/wiki/Supergravitation
http://en.wikipedia.org/wiki/Supergravity#11d:_the_maximal_SUGRA
http://arxiv.org/abs/1205.5768
Die Schleifenquantengravitation enthält in ihrer Standardformulierung keine Materiefelder; diese werden sozusagen zusätzlich hinzugefügt und erscheinen damit als Extra-Zutat, nicht vereinheitlicht, was jedoch evtl. nur ein ästhetischer und nicht unbedingt ein praktischer Mangel sein muss. Es gibt jedoch eine (spekulative) Idee, derzufolge die Spinnetzwerke einer bestimmten LQG-Variante stabile, Zopf- und Knotenartige Strukturen bilden, aus denen algebraische Strukturen ableitbar sind, die denen der aus dem SM bekannten Elementarteilchen entsprechen. Das würde bedeuten, dass letztere sozusagen „Verknotungen der Raumzeit“ entsprechen und tatsächlich aus der Theorie selbst hervorgehen würden; hochinteressant - aber auch hochspekulativ.
http://arxiv.org/abs/1109.0080
Außerdem gibt es eine interessante Theorie der sogenannten nicht-kommutativen Geometrie, die eine Verbindung aus der Geometrie der Raumzeit und einer nicht-kommutativen Struktur schafft, aus der angeblich (ziemlich eindeutig) das Standardmodell einschließlich der richtigen Teilchenmassen folgt; Die Theorie kenn ich aber recht wenig, sie ist sehr mathematisch formuliert.
http://en.wikipedia.org/wiki/Noncommutative_geometry
http://en.wikipedia.org/wiki/Noncommutative_standard_model
http://arxiv.org/abs/1208.1030v1
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VeryApe
Anmeldungsdatum: 10.02.2008
Beiträge: 3247
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| VeryApe Verfasst am: 02. Okt 2012 13:47 Titel: |
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| tomS hat Folgendes geschrieben: | Schade, und du warst gerade dabei, die QED sowie ihre Niederenergiephänomene, Quantenmechanik, Theorie der Festkörper und der Fluide etc. zu finden. Das haben sie dir jetzt vermasselt.
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Das vermasselt sich die Theorie, wie du schon beschrieben hast und wie ich einige Male gelesen habe schon selber.
Ich bin noch immer der Meinung, das sich die Physik ausgezeichnet hat in dem Sie versucht Experimente zu erklären und natürlich durch diese bestätigt wird.
Hierbei handelt es sich aber um reine Vermutungen, mathematisches Hinbiegen, und praktischer Nutzen in ferner Sicht.
Wo liegt eigentlich der Unterschied zwischen moderner Physik und der frühen katholischen Kirche die fest an das alte Testament ohne Beweise hielten, bis man in der Physik das Experiment in den Vordergrund hob.
Von da an gings bergauf.
Ich will ja die Arbeit die Leute nicht kritisieren aber die hätten ihre Zeit nützlicher verschwenden können. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 02. Okt 2012 14:52 Titel: |
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| VeryApe hat Folgendes geschrieben: | | tomS hat Folgendes geschrieben: | Schade, und du warst gerade dabei, die QED sowie ihre Niederenergiephänomene, Quantenmechanik, Theorie der Festkörper und der Fluide etc. zu finden. Das haben sie dir jetzt vermasselt.
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Das vermasselt sich die Theorie, wie du schon beschrieben hast und wie ich einige Male gelesen habe schon selber. |
wie du gelesen hast …
Dann lies auch noch mal meinen Beitrag. Er zeigt anhand eines Beispiels, in welcher Situation die Theorie stecken könnte. Sie könnte tatsächlich genau diese Vorhersagen machen - so wie die QED prinzipiell alle möglichen Lösungen der Festkörperphysik enthält. Die Frage ist nur, in welcher Reihenfolge entwickle ich Theorie und Experiment. Nur weil wir das Experiment haben, können wir die QED bestätigen. Das Experiment zu haben ist aber grundsätzlich kein Verdienst der Theorie, sondern eben des Experimentators. Die Tatsache, dass etwas nicht nachprüfbar richtig ist bedeutet ja noch lange nicht, dass es falsch ist. Die Natur könnte tatsächlich der Stringtheorie entsprechen, ohne dass wir es jemals wissen oder prüfen können (dass wir uns richtig verstehen: ich teile deine Skepsis; aber um der Sache gerecht zu werden musst du auch die Argumente der Gegenseite ernst nehmen).
| VeryApe hat Folgendes geschrieben: | | Ich bin noch immer der Meinung, das sich die Physik ausgezeichnet hat in dem Sie versucht Experimente zu erklären und natürlich durch diese bestätigt wird. |
Wie gesagt, ich teile deine Skepsis, aber das Problem der experimentellen Überprüfbarkeit hat die Stringtheorie mit vielen anderen Theorien der Quantengravitation gemein (SUGRA ohne Strings, LQG, …), die über die ggw. bzw. prinzipiell erreichbaren Energieskalen hinausweisen. Wir stehen hier vor einem echten Paradigmenwechsel der Physik, der vielleicht anhand der Stringtheorie sichtbar wird, der aber für andere Theorien ebenso gelten könnte.
| VeryApe hat Folgendes geschrieben: | | Hierbei handelt es sich aber um reine Vermutungen, mathematisches Hinbiegen, … |
Kannst du die Mathematik bzw. die Exaktheit der Rechnungen im Rahmen der Stringtheorie beurteilen??
| VeryApe hat Folgendes geschrieben: | | Wo liegt eigentlich der Unterschied zwischen moderner Physik und der frühen katholischen Kirche die fest an das alte Testament ohne Beweise hielten, … |
Der Unterschied liegt darin, dass man in der Physik eine breite Diskussion in der Forschung sowohl theoretisch als auch praktisch zulässt und weder die Wahrheit noch die Falschheit einer Theorie als Dogma hinstellt. Ich gebe dir Recht, die Marketingmaschinerie der Stringtheorie hat teilweise seltsame Blüten getrieben, allerdings gibt es auch immer wieder prominente Gegner, die die Theorie in der Sache kritisieren. Das ist schon ein wesentlicher Unterschied
| VeryApe hat Folgendes geschrieben: | | Ich will ja die Arbeit die Leute nicht kritisieren aber die hätten ihre Zeit nützlicher verschwenden können. |
Der Verdacht liegt nahe, aber sind wir wirklich diejenigen, die das abschließend beurteilen können?
Man muss mal einen anderen Aspekt der Stringtheorie sehen: Die Theorie bringt etwas Erstaunliches zustande: sie ist ggf. in der Lage, ein einheitliches Framework physikalisch bzw. mathematisch konsistenter Theorien bzw. „Lösungen“ zu definieren, das Eichtheorien, Supersymmetrie und Gravitation umfasst. Damit sagt sie noch nicht, wie die Welt im Detail aussieht, aber das das uns „die Quantenfeldtheorie“ oder „die Eichtheorie“ auch nicht. Unabhängig von einer bestimmten Lösung der Theorie (dem Standardmodell) spannt sie einen mathematischen und begrifflichen Rahmen auf, den es weiter zu untersuchen gilt.
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Uriezzo
Anmeldungsdatum: 15.09.2011
Beiträge: 281
Wohnort: Großostheim
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| Uriezzo Verfasst am: 02. Okt 2012 16:38 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | | Dann lies auch noch mal meinen Beitrag. Er zeigt anhand eines Beispiels, in welcher Situation die Theorie stecken könnte. Sie könnte tatsächlich genau diese Vorhersagen machen - so wie die QED prinzipiell alle möglichen Lösungen der Festkörperphysik enthält. Die Frage ist nur, in welcher Reihenfolge entwickle ich Theorie und Experiment. |
Das ist genau der Punkt, der mich stört, dieses "könnte".
Es hat so unglaublich viele Theorien gegeben, die stimmen hätten können und die sich am Ende als falsch erwiesen haben und zwar wurden sie falschifiziert durch experimentelle Belege.
Wenn man Artikel zu dem Thema liest, dann hört man oft solche oder ähnliche Argumente, wie Du sie vorgebracht hast mit dem Beispiel von den mikroskopischen Lebewesen. Das Problem daran ist, das das kein wirkliches Argument für oder gegen eine Theorie ist, da es erst im nachhinein wirklich zieht, dann nämlich wenn eine Theorie hinreichend belegt ist.
Aber es wird suggeriert, als sei dieses Argument ein Argument und als würde es für eine Theorie sprechen. Der Mensch lässt sich da allzuleicht täuschen. Da werden Wünsche Sehnsüchte mit wissenschaftlicher Wirklichkeit vermischt, ohne das die meisten wirklich merken, was geschieht, und, wie die Wissenschaft oder die wissenschaftsgläubigen Menschen da sich selbst an der Nase herumführen.
Lest mal die populärwissenschaftlichen Bücher von Brian Greene: Der Mann kann hervorragend erklären, aber wenn es zur Stringtheorie kommt, dann werden seine Erklärungen zu reinen Propagandshows. Das ganze läuft über Kapitel hinweg ungefähr so ab:
1) Es gibt keine Belege.
2) Die Theorie könnte aber stimmen.
3) Ich glaube an die Theorie aus den und den Gründen.
4) Es gibt auch Kritiker.
5) Die Kritiker sind auf die eine oder andere Weise Spielverderber (sie wollen Fortschritt verhindern etc).
6) Es wäre so wunderbar, wenn die Theorie stimmen würde. (Was wir alles damit erklären könnten ...)
Am Ende ist der Leser für den Autor eingenommen und glaubt wohl mit dem Autor selbst an seine Theorie. Dabei hat er sich noch keinen Schritt von Punkt 1 wegbewegt.
Es tut mir leid, aber das ist für mich keine Wissenschaft mehr. Das ist Autosuggestion.
Und das schlimme ist, dass die Wissenschaftler meinen, dagegen immun zu sein, nur weil sie Wissenschaftler sind. Das ist aber nicht so.
In vorhergehenden Jahrhunderten war eigentlich immer das Experiment oder die Beobachtung Vorreiterin vor der Theorie: Newton, Galileo Galiliei, Maxwell haben mit ihren Theorien experimentelle Beobachtungen erklärt und verständlich gemacht.
Das hat sich erst Anfang diesen Jahrhunderts geändert und immer weiter umgekehrt: Angefangen mit Einstein bis dahin, dass die Elementarteilchen - Neutron, Neutrino, Antmaterie etc. heute von der Theorie vorhergesagt werden und oft erst Jahre später im Experiment gefunden werden.
Eine Zeitlang ist das gut gegangen, sogar sehr gut. Und solange war auch nichts dagegen einzuwenden. Allerdings haben sich dabei Theorie und Experiment immer weiter voneinander wegbewegt. Mittlerweile gibt es nur noch Theorie in diesem Bereich. Und weil es solange gut gegangen ist, wieso sollte es jetzt mit einem Mal schlecht gehen? Wozu brauchen wir eigentlich noch Experimente? Sicher, die theoretischen Physiker, die momentan aktiv in der Forschung tätig sind, können nichts dafür. Und es wäre auch Schwachsinn, zu fordern, das sie deswegen aufhören zu forschen. Trotzdem ist das für mich ist sehr unbefriedigend.
Ich habe nichts gegen die Stringtheorie. Es fällt mir allerdings schwer, an etwas zu glauben oder überhaupt etwas ernst zu nehmen, was so weit weg von experimentellen Belegen ist. |
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 02. Okt 2012 17:10 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: |
Die einzige Theorie, die aktuell dazu das Potential zu haben scheint, ist die Stringtheorie - mit allen Einschränkunegn, wenn und aber, vielleicht usw. - s.u.
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Außerdem gibt es eine interessante Theorie der sogenannten nicht-kommutativen Geometrie, die eine Verbindung aus der Geometrie der Raumzeit und einer nicht-kommutativen Struktur schafft, aus der angeblich (ziemlich eindeutig) das Standardmodell einschließlich der richtigen Teilchenmassen folgt; Die Theorie kenn ich aber recht wenig, sie ist sehr mathematisch formuliert.
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Was ist mit M -Theorie? Ist diese auch dabei?
"Hierbei werden die fünf bekannten Superstringtheorien (Type I, Type IIA und IIB sowie die beiden Heterotischen Stringtheorien, im Bild mit E8 und SO(32) bezeichnet) und die elfdimensionale Supergravitation als Grenzfälle einer fundamentaleren Theorie betrachtet." http://de.wikipedia.org/wiki/M-Theorie |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 03. Okt 2012 09:55 Titel: |
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Uriezzo, du hast in weiten Bereichen Recht - und wie gesagt, ich teile eher die Skepsis bzgl. der (gegen die) Stringtheorie. Aber ich habe auch viele wissenschaftliche Arbeiten zur Stringtheorie gelesen und bin schon beeindruckt, dass man auf dem Weg ist, ein Konstruktionsprinzip für konsistente (supersymmetrische) Eichtheorien einschließlich der Gravitation (Supergravitation) zu entdecken. Ein derartiges Konstruktionsprinzip ohne Gravitation kann man mit „Eichtheorie“ umschreiben. Allerdings liefert die Stringtheorie da offensichtlich mehr, sie bezieht die Gravitation mit ein und sie eliminiert wohl unphysikalische Divergenzen.
Ich habe mich in der Zwischenzeit entschieden, weder im positiven noch im negativen zu sehr auf die populärwissenschaftlichen Darstellungen (Greene, Susskind, …, Smolin, Woit, …) zu vertrauen, sondern die Themen entweder direkt in den Forschungsarbeiten nachzulesen oder mit Stringtheoretikern zu diskutieren.
http://www.physicsforums.com/showthread.php?t=419450
Why I am REALLY disappointed about string theory
Tom: I think it's time to write a short essay why I am really disappointed about string theory …
… eine Jahr Diskussion; > 700 Posts …
Haelfix: Tom, the answer to many of your questions is 'No one knows' …
Uriezzos Einwände muss man sehr ernst nehmen, aber die eigentliche Problematik der Theorie liegt tiefer. Ich liste mal die aus meiner Sicht wesentlichen Punkte als Fragen auf (die meisten davon würde ich mit „nein“, „man weiß es nicht“ o.ä. beantworten):
- was sind die fundamentalen Konzept, Axiome und Konstruktionsprinzipien?
- was sind die fundamentale Gleichungen der Stringtheorie (und weiter M-Theorie, Matrix-Theorie, F-Theorie, ggf. Supergravitationstheorie)?
- was sind die Beziehungen zwischen diesen Theorien? in wie weit sind sie bewiesen, in welchen Fällen handelt es sich um näherungsweise Beziehungen zwischen Näherungen? was ist der jeweilige Gültigkeitsbereich? in welchen Fällen handelt es sich um Vermutungen?
- gibt es eine konsistente nicht-störungstheoretische Formulierung der Stringtheorie oder der M-Theorie?
- gibt es eine konsistente off-shell Formulierung der Stringtheorie oder der M-Theorie, z.B. als Stringfeldtheorie?
- ist die Existenz eines Spin-2 Teilchens ausreichend, um von Auftreten der Gravitation zu sprechen? gibt es eine hintergrundunabhängige Formulierung bzw. eine Formulierung mit dynamischer Raumzeit? wie kann man eine Rückwirkung der Strings auf die Raumzeit verstehen?
- Stichwort Singularitätentheoreme: gibt es einen Beweis für Stabilität der kompaktifizierten, klassischen Raumzeit?
- gibt es eine mathematische Definition sowie einen Beweis für die Singularitätenfreiheit der n-loop Amplitude?
- gibt es einen Beweis für die Konvergenz der Störungsreihe? oder handelt es sich um eine asymptotisch divergente Reihe? und wenn ja, hat die Störungsreihe überhaupt irgendeine fundamentale Bedeutung
Die Fragen beziehen sich ausschließlich auf die Theorie selbst, d.h. die Frage der fehlenden experimentellen Überprüfbarkeit stellt sich da noch gar nicht. Es ist m.E. einfach so, dass es eben noch gar keine „fertige“ Theorie ist!
Siehe dazu David Gross vor einigen Jahren:
WHAT IS STRING THEORY?
This is a strange question since we clearly know what string theory is to the extent that we can construct the theory and calculate some of its properties. However our construction of the theory has proceeded in an ad hoc fashion, often producing, for apparently mysterious reasons, structures that appear miraculous. It is evident that we are far from fully understanding the deep symmetries and physical principles that must underlie these theories. It is hoped that the recent efforts to construct covariant second quantized string field theories will shed light on this crucial question.
We still do not understand what string theory is.
We do not have a formulation of the dynamical principle behind ST. All we have is a vast array of dual formulations, most of which are defined by methods for constructing consistent semiclassical (perturbative) expansions about a given background (classical solution).
What is the fundamental formulation of string theory?
WHAT IS MISSING ?
Perhaps “String theory” is like quantum field theory - a framework and not a definitive theory.
Perhaps we are missing a fundamentally new principle of symmetry, of dynamics, of consistency, .... that leads to a unique solution --- not a “vacuum” but a space-time, a cosmology.
Mein Fragenkatalog ist übrigens unabhängig von Gross (aber nicht unabhängig von der Diskussion mit Stringtheoretikern) entstanden.
The gostak distims the doshes ...
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 03. Okt 2012 09:58 Titel: |
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| D2 hat Folgendes geschrieben: | Was ist mit M -Theorie? Ist diese auch dabei?
"Hierbei werden die fünf bekannten Superstringtheorien (Type I, Type IIA und IIB sowie die beiden Heterotischen Stringtheorien, im Bild mit E8 und SO(32) bezeichnet) und die elfdimensionale Supergravitation als Grenzfälle einer fundamentaleren Theorie betrachtet." http://de.wikipedia.org/wiki/M-Theorie |
Die M-Theorie betrachte ich immer als Teil des „Stringtheoriegeflechtes“, wobei insbs. zur M-Theorie überhaupt keine fundamentale Formulierung existiert. Das was ich zur „11-dimensionalen M-Theorie“ kenne ist auch wieder nur eine sehr spezielle Theorie, ein Grenzfall, d.h. explizit nicht die gewünschte fundamentale Formulierung, aus der sich alle anderen Theorien als Grenzfälle ergeben.
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Günther
Anmeldungsdatum: 23.11.2010
Beiträge: 305
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| Günther Verfasst am: 03. Okt 2012 10:45 Titel: |
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Tom, auch wenn Stringtheorie und LQG nicht vergleichbar sind, welche der beiden würdest du als fortgeschrittener, konsistenter, aussichtsreicher usw. betrachten?
Ist die Hintergrundabhängigkeit der Stringtheorie nicht ein irreversibler Makel?
Die LQG baut den Hintergrund auf. Aber wo bleiben die Teilchen? Muß man sich die LQG per se als Teil einer umfassenden Theorie vorstellen? Oder hat sie das Potential Teilchen als "spezielle loops" zu interpretieren? Wenn ich mir auf einem flexiblen Gitter eine Delle vorstelle, kann die ja wandern. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 03. Okt 2012 15:53 Titel: |
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| Günther hat Folgendes geschrieben: | | Tom, auch wenn Stringtheorie und LQG nicht vergleichbar sind, ... |
sind sie nicht, da sie unterschiedliche Zielsetzung - vereinheitlichte Theorie vs. "nur" Quantengravitation- haben
| Günther hat Folgendes geschrieben: | | ... welche der beiden würdest du als fortgeschrittener, konsistenter, aussichtsreicher usw. betrachten? |
"fortgeschrittener" ist irrelevant, "konsistent" kann ich bei der Stringtheorie nicht bewerten, aber entweder ist etwas konsistent oder nicht; inkonsistent ist jedenfalls keine davon; "aussichtsreicher" bzgl. was"
| Günther hat Folgendes geschrieben: | | Ist die Hintergrundabhängigkeit der Stringtheorie nicht ein irreversibler Makel? |
Es ist kein Makel, sondern ein Indiz dafür, dass die Theorie in einem ganz grundsätzlichen Wesenszug unvollständig und wohl auch unvervollständigbar ist - meiner Meinung nach
| Günther hat Folgendes geschrieben: | | Die LQG baut den Hintergrund auf. Aber wo bleiben die Teilchen? |
Die gibt es im Rahmen der LQG nicht, da diese „nur“ die Gravitation quantisiert.
| Günther hat Folgendes geschrieben: | | Muß man sich die LQG per se als Teil einer umfassenden Theorie vorstellen? |
Wahrscheinlich
| Günther hat Folgendes geschrieben: | | Oder hat sie das Potential Teilchen als "spezielle loops" zu interpretieren? |
Ganz ganz vielleicht ja.
http://arxiv.org/abs/1109.0080
Emergent Braided Matter of Quantum Geometry
Authors: Sundance Bilson-Thompson, Jonathan Hackett, Louis Kauffman, Yidun Wan
(Submitted on 1 Sep 2011 (v1), last revised 24 Mar 2012 (this version, v2))
Abstract: We review and present a few new results of the program of emergent matter as braid excitations of quantum geometry that is represented by braided ribbon networks. These networks are a generalisation of the spin networks proposed by Penrose and those in models of background independent quantum gravity theories, such as Loop Quantum Gravity and Spin Foam models. This program has been developed in two parallel but complimentary schemes, namely the trivalent and tetravalent schemes. The former studies the braids on trivalent braided ribbon networks, while the latter investigates the braids on tetravalent braided ribbon networks. Both schemes have been fruitful. The trivalent scheme has been quite successful at establishing a correspondence between braids and Standard Model particles, whereas the tetravalent scheme has naturally substantiated a rich, dynamical theory of interactions and propagation of braids, which is ruled by topological conservation laws. Some recent advances in the program indicate that the two schemes may converge to yield a fundamental theory of matter in quantum spacetime.
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
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magician4
Anmeldungsdatum: 03.06.2010
Beiträge: 914
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| magician4 Verfasst am: 10. Okt 2012 23:01 Titel: |
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wir haben ein problem:
wie wissen , dass die beiden "grossen" theorien des letzten jahrhunderts - die relativitaetstheorie und die quantenmechanik - unvollstaendige theorien sind (eine oder beide), sein muessen: sie lassen sich nicht unfallfrei zusammenfuehren.
wenn es aber richtig ist dass es "nur eine " physik gibt die im grossen wie im kleinen gleichermassen, mit den gleichen regeln usw. "wirkt", dann schreit diese tatsache gradezu danach, dass hier die theoretiker nach - ggf. zunaechst erstmal rein mathematischen - formulierungen suchen, um dieses gap zu schliessen (let alone, dass grosse teile dessen was ist, also dark matter und dark energy , bisher ebenfalls noch nicht in die theorie eingepflegt sind: auch hier werden ja erwartungen an stringtheorie & co. gehegt)
wir hatten diese situation auch frueher schon: heisenberg , schroedinger, einstein, sie alle haben zuerst nach mathematischen termen gesucht, die widersprueche unter einen hut bringen.
--> fuer mich geht das in ordnung wenn sich leute damit befassen, denn ein verstaendnis dessen was ist - sofern dies denn ueberhaupt erreichbar ist - ist allen schweiss der edlen wert.
weiterhin vermag ich auch den bemuehten "widerspruch" - hier die experimentalphsik mit ihrer bitte um erklaerung , dort die theoretische physik beim erarbeiten belastbarer modelle - so nicht wirklich nachzuvollziehen: grade WEIL das experiment ja sagt dass einerseits die relativitaetstheore , anderseits die QM in fast allen lebenslagen richtig liegen, sind doch die theoretiker gefordert, beim schliessen des verbleibenden gaps mitzuwirken: das gesamtexperiment schreit gradezu nach einer uebergreifenden theorie.
und wenn man dann in so abgefahrene bereiche wie die stringtheorie kommt in versuchen dies zu bewerkstelligen ist das eben nicht mehr reine mathematische spielerei ohne jede foundation, und wer weiss, eventuell (was zu begruesen waere) kommen dabei ja doch experimentell ueberpruefbare sachen wieder raus (ausser unserem gesamten universum: das "experiment" schlechthin)
gruss
ingo |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 11. Okt 2012 06:37 Titel: |
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| magician4 hat Folgendes geschrieben: | wir haben ein problem:
wie wissen , dass die beiden "grossen" theorien des letzten jahrhunderts - die relativitaetstheorie und die quantenmechanik - unvollstaendige theorien sind (eine oder beide), sein muessen: sie lassen sich nicht unfallfrei zusammenfuehren. |
In der Tat lassen sich bestimmte Quantisierungsregeln nicht auf die Gravitation übertragen. Allerdings kann man heute einige konsistente Theorien (oder zumindest gute Kandidaten dafür) formulieren. Es handelt sich also nicht mehr um eine offensichtliche Inkonsistenz, sondern 'nur noch' um die Vervollständigung der Theorie sowie um die experimentelle Überprüfung.
| magician4 hat Folgendes geschrieben: | | wenn … dann schreit diese tatsache gradezu danach, dass hier die theoretiker nach - ggf. zunaechst erstmal rein mathematischen - formulierungen suchen, um dieses gap zu schliessen |
Richtig!
| magician4 hat Folgendes geschrieben: | | weiterhin vermag ich auch den bemuehten "widerspruch" - hier die experimentalphsik mit ihrer bitte um erklaerung , dort die theoretische physik beim erarbeiten belastbarer modelle - so nicht wirklich nachzuvollziehen: grade WEIL das experiment ja sagt dass einerseits die relativitaetstheore , anderseits die QM in fast allen lebenslagen richtig liegen, sind doch die theoretiker gefordert, beim schliessen des verbleibenden gaps mitzuwirken: das gesamtexperiment schreit gradezu nach einer uebergreifenden theorie. |
Zunächst mal richtig.
Trotzdem besteht ein Problem darin, dass offensichtlich bestimmte Theorien oder zumindest bestimmte Energiebereiche prinzipiell bzw. praktisch nicht (nie!) experimentell zugänglich sind.
Nehmen wir an, zwei grundsätzlich, theoretisch sowie bzgl. ihrer experimentellen Vorhersagen, verschiedene Theorien machen in einem bestimmten, experimentell zugänglichen Grenzbereich, identische Aussagen. Welche Theorie ist die richtige? Offensichtlich lässt sich diese Frage nicht beantworten.
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magician4
Anmeldungsdatum: 03.06.2010
Beiträge: 914
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| magician4 Verfasst am: 14. Okt 2012 13:48 Titel: |
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| Zitat: | | Nehmen wir an, zwei grundsätzlich, theoretisch sowie bzgl. ihrer experimentellen Vorhersagen, verschiedene Theorien machen in einem bestimmten, experimentell zugänglichen Grenzbereich, identische Aussagen. Welche Theorie ist die richtige? Offensichtlich lässt sich diese Frage nicht beantworten. |
ich habe grade das bild zweier funktionen vor augen, die gegen den gleichen grenzwert konvergieren und ab punkt x in ihren funktionswerten nicht mehr relevant unterscheidbar sind: also z.b. zwei (haupts. mathematische) modelle ueber potentielle zusammenhaenge unterhalb der planck-grenzen, welche jedoch "diesseits" dann eben ununterscheidbare werte haben.
wenn also eine vielzahl von "sub"funktionen die realitaet korrekt beschreibt, dann ist meinem verstaendnis nach zu fragen, was all diesen gemein ist: in dieser "hyperstruktur" aller loesungsfunktionen liegt sodann die "wahrheit".
sollte sich sodann zeigen, dass im speziellen jede funktion dieses kriterium erfuellt, so vermag ich das ergebnis dann nur noch philosophisch zu interpretieren: damit waere meinem verstaendnis nach die mathematik als urgrund allen dinglichen seins identifiziert: alles, was mathematisch-sinnvoll formulirbar ist, fuehrt zu einer realitaet.
da dies, wie ich in frueheren postings ja schon andeutete, eh eine von mir gern gehegte vermutung ist, irritiert mich die vielfalt usw. dessen was die theoretiker dort weit unterhalb der planck-grenze so alles verorten nicht, sondern ich erwarte ein solches nebeneinander gradezu, wenn man in die naehe des phsikalischen ursprungs kommt
gruss
ingo |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 14. Okt 2012 14:16 Titel: |
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Der Vergleich mit den Funktionen ist recht sinnvoll. Nehmen wir an, diese Funktionen sind nicht aus irgendwelchen Theorien abgeleitet, sondern sie sind gleichsam selbst diese Theorien. Und nehmen wir an – wie du sagst – dass sie in einem bestimmten Variablenbereich nicht mehr signifikant unterscheidbar sind.
Das ist letztlich genau die Situation der Quantengravitation: Da existieren unterschiedliche Theorien (LQG, Asymptotic Safety, SUGRA und Strings, …) sowie teilweise unterschiedliche Varianten jeder dieser Theorien.
Alle diese Theorien werden quasi ausgehend von einer klassischen Theorie „rückwärts“ konstruiert; man quantisiert diese klassische Theorie. Dabei existieren diverse Mehrdeutigkeiten und Wahlfreiheiten, die teilweise theoretisch / mathematisch / konzeptionell gelöst werden können, teilweise jedoch nur durch Vergleich mit dem Experiment – und genau das ist für das eigtl. relevante Regime der Quantengravitation nicht möglich.
Die Theorien sind letztlich alle so angelegt, dass sie den korrekten klassischen bzw. Niederenergiegrenzfall haben. Dies ist sozusagen notwendig für ihre „Korrektheit“, jedoch nicht hinreichend. Und genau da schließt sich der Kreis mit den von dir betrachteten Funktionen.
Man kann nun noch mal unterteilen und sozusagen ganze Klassen von Funktionen aussondern, aber das ist für die Physik im engeren, positivistischen Sinne (konkrete Vorhersage experimentell nachprüfbarer Phänomene) irrelevant. Tatsache ist jedoch, dass sich die verschiedenen Theorien ja auch fundamental hinsichtlich ihrer mathematischen Strukturen unterscheiden. Die Frage nach dem, was denn die quantisierte Raumzeit ausmacht, wird sehr verschieden beantwortet. Wie gesagt, im engeren Sinne ist dies weniger relevant, trotzdem sind es letztlich doch diese Fragen, die uns antreiben.
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