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Feucht von Lipwig
Anmeldungsdatum: 19.09.2013
Beiträge: 122
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 Feucht von Lipwig Verfasst am: 03. Nov 2015 01:38 Titel: String Theorie: Motivation, Idee, mögliche Berechnungen, ... |
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Hallo zusammen,
ich hätte gerne mal einen kleinen qualitativen Einblick in das Konzept der String Theorie.
(1) Was hat zu der Idee geführt Strings zu betrachten?
Soweit ich weiss werden so die Singularitäten die bei Punktteilchen entstehen umgangen.
(2) Ist die String-Theorie eine Quantenfeldtheorie oder ersetzen hier (Quanten-)Strings die (Quanten-)Felder. Was wird dann zu einem Operator? Der String selbst?
(3) Welche Quantisierungsvarianten existieren?
(4) Existiert ein Raum in dem sich der String befindet als solcher überhaupt noch?
Ich frage, da in der ART der Raum (oder nur dessen Krümmung??) selbst einer Dynamik unterliegt, müsste dieser ja ebenfalls quantisiert werden. Hat man dann bloß noch ein Gitter?
(5) Durch welche Eigenschaften identifiziert man Strings/Energieniveaus als gewisse Teilchen des Standardmodells.
(6) Wie beschreibt man Vielteilchensysteme mit Strings?
Betrachtet man dann einen Haufen wechselwirkende Strings die räumlich separiert sind? Auf welche Weise Wechselwirken die Strings dann? Die Lokalität die durch Feldtheorien gewährleistet wurde, ist für mich naiv betrachtet nicht ersichtlich.
(7) Welche Observablen können richtig berechnet werden, d.h. welche Systeme können modelliert werden deren Observablen im Einklang mit anderen Theorien bzw. den Experimenten. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18067
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| TomS Verfasst am: 03. Nov 2015 07:56 Titel: Re: String Theorie: Motivation, Idee, mögliche Berechnungen, |
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| Feucht von Lipwig hat Folgendes geschrieben: | | ich hätte gerne mal einen kleinen qualitativen Einblick in das Konzept der String Theorie. |
Das wird hier sehr schwierig. Erstens sind deine Fragen nicht so ganz oberflächlich, zweitens habe ich selbst nie aktiv auf dem Gebiet der Stingtheorie gearbeitet und kann daher nur oberflächlich informieren, und drittens handelt es sich genau deswegen eher um angestaubtes Lehrbuchwissen.
| Feucht von Lipwig hat Folgendes geschrieben: | | (1) Was hat zu der Idee geführt Strings zu betrachten? |
M.W.n. zuerst die eher zufällige Feststellung, dass ein einfaches String-artiges Modell ein Hochenergieverhalten der Streuamplituden generiert, wie es aus der S-Matrix-Theorie erwartet wurde. Später dann die Erkenntnis, dass im Spektrum immer ein Spin-2-Teilchen auftritt, die Theorie also potentiell die Gravitation enthält.
| Feucht von Lipwig hat Folgendes geschrieben: | | Soweit ich weiss werden so die Singularitäten die bei Punktteilchen entstehen umgangen. |
Ja. Wobei mir die zeitliche Reihenfolge da nicht klar ist.
| Feucht von Lipwig hat Folgendes geschrieben: | | (2) Ist die String-Theorie eine Quantenfeldtheorie oder ersetzen hier (Quanten-)Strings die (Quanten-)Felder. Was wird dann zu einem Operator? Der String selbst? |
Die String-Theorie ist keine QFT. Es wird kein String-Feld quantisiert, sondern die Schwingungen des Strings selbst.
Allerdings resultieren aus bestimmten Näherungen gewöhnliche supersymmetrische FTs.
[es gibt auch eine String-Feld-Theorie, zu der man aber sehr wenig allgemein zugängliche Literatur findet]
| Feucht von Lipwig hat Folgendes geschrieben: | | (3) Welche Quantisierungsvarianten existieren? |
Ich kenne die kanonische Quantisierung der Oszillationen des Strings..
| Feucht von Lipwig hat Folgendes geschrieben: | | (4) Existiert ein Raum in dem sich der String befindet als solcher überhaupt noch? |
Ja.
Der String bewegt sich in einer klassischen Raumzeit. Diese muss gewisse Forderungen erfüllen, insbs. die Ricci-Flachheit sowie die der Dimensionalität (26- bzw. 11-dim. ohne bzw. mit SUSY). Außerdem muss die RZ m.W.n. statisch sein; das ist aber wohl eher eine technische Schwierigkeit.
| Feucht von Lipwig hat Folgendes geschrieben: | | Ich frage, da in der ART der Raum (oder nur dessen Krümmung??) selbst einer Dynamik unterliegt, müsste dieser ja ebenfalls quantisiert werden. |
Sollte man meinen. Jedenfalls ist die RZ in dieser perturbativen Betrachtung nicht emergent, d.h. die Stringtheorie liefert keine vollständige Beschreibung (Problem der Hintergrundabhängigkeit)
| Feucht von Lipwig hat Folgendes geschrieben: | | (5) Durch welche Eigenschaften identifiziert man Strings/Energieniveaus als gewisse Teilchen des Standardmodells. |
Man identifiziert für bestimmte Vakua und in gewissen Näherungen Felder, deren Eigenschaften man mit denen des SM vergleicht (z.B. auf der Ebene der Lagrangedichte). Ein Vakuum legt insbs. die Geometrie der RZ und sozusagen die möglichen Felder fest.
| Feucht von Lipwig hat Folgendes geschrieben: | | (6) Wie beschreibt man Vielteilchensysteme mit Strings? |
Kann ich nicht beantworten
| Feucht von Lipwig hat Folgendes geschrieben: | | (7) Welche Observablen können richtig berechnet werden, d.h. welche Systeme können modelliert werden deren Observablen im Einklang mit anderen Theorien bzw. den Experimenten. |
Prinzipiell Streuamplituden, sowohl in der exakten Stringtheorie als auch in den o.g. QFTs als Näherung. Massen, die jedoch m.W.n. perturbativ immer Null sind (bzw. dann von der Größenordnung der Planckmasse). Allerdings liefern die QFTs auch Higgs-artige Felder und somit einen Mechanismus zur Massengenerierung. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18067
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| TomS Verfasst am: 03. Nov 2015 08:10 Titel: |
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Mein Rat wäre, dass du dir in einem Skript o.ä. einen ersten Überblick verschaffst und dann fokussierte Fragen an Experten stellst; z.B. hier:
https://www.physicsforums.com/forums/beyond-the-standard-model.66/
_________________
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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Feucht von Lipwig
Anmeldungsdatum: 19.09.2013
Beiträge: 122
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| Feucht von Lipwig Verfasst am: 03. Nov 2015 10:03 Titel: |
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| Zitat: | | Mein Rat wäre, dass du dir in einem Skript o.ä. einen ersten Überblick verschaffst und dann fokussierte Fragen an Experten stellst; z.B. hier: |
Ich bin zwar zufrieden mit der Antwort, aber aufgrund einiger Aussagen ist mein Interesse an der String Theorie gerade gegen Null gegangen.
Hinzu kommt, dass ich ziemlich sicher bin, dass es noch eine ganze Weile überhaupt keinen Sinn für mich macht mich dort selbstständig einzulesen. Aktuell schnuppere ich nämlich erst in die Yang-Mills-Theorien rein und das auch nur, wenn ich neben dem Studium Zeit habe.
Aber trotzdem, vielen Dank für den Beitrag! |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8582
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| jh8979 Verfasst am: 03. Nov 2015 10:59 Titel: |
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| Feucht von Lipwig hat Folgendes geschrieben: |
..., aber aufgrund einiger Aussagen ist mein Interesse an der String Theorie gerade gegen Null gegangen.
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Darf man wissen, welche Aussagen das waren?  |
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Feucht von Lipwig
Anmeldungsdatum: 19.09.2013
Beiträge: 122
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| Feucht von Lipwig Verfasst am: 03. Nov 2015 13:25 Titel: |
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Es war mehr die Gesamtheit der Aussagen, insbesondere aber, dass es keine QFT ist.
Ich hätte auch nichts dagegen gehabt, wenn die Motivation etwas profunder gewesen wäre. Es wirkt auch nicht nach einer großen Symbiose zwischen ST und ART. Was hat eine statische RZ zur Folge, bspw. für Gravitationswellen? Die Massen gehen direkt aus der Theorie hervor? Das wäre m.W.n. ein Fortschritt gegenüber dem SM, nur sind diese Rechnungen nicht pertubative behandelbar und man muss doch wieder zu einer QFT wechseln.
Und Kondensierte Materie kann damit sicherlich auch nicht beschrieben werden, oder?
Hat bei mir einen windigen und zurechtgestutzten Eindruck hinterlassen, aber möglicherweise bin ich auch zu engstirnig aufgrund meines Wissens. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18067
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| TomS Verfasst am: 03. Nov 2015 13:51 Titel: |
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| Feucht von Lipwig hat Folgendes geschrieben: | | Es war mehr die Gesamtheit der Aussagen, insbesondere aber, dass es keine QFT ist. |
Letzteres ist kein Problem.
Man kann die Stringtheorie gewissermaßen als Meta-Theorie betrachten, deren Vakua jeweils individuelle supersymmetrische Eichfeldtheorien inkl. Gravitation "erzeugen".
| Feucht von Lipwig hat Folgendes geschrieben: | | Was hat eine statische RZ zur Folge ... |
Die ST ist hier noch unvollständig, das ist bekannt.
Es gibt jedoch Ansätze im Umfeld der Gauge-/Gravity-Duality, wie auch dynamische Raumzeiten nicht-störungstheoretisch im Rahmen der ST behandelt werdne könmnen; aber dazu kann ich selbst nur wenig sagen.
| Feucht von Lipwig hat Folgendes geschrieben: | | Die Massen gehen direkt aus der Theorie hervor? Das wäre m.W.n. ein Fortschritt gegenüber dem SM, nur sind diese Rechnungen nicht pertubative behandelbar und man muss doch wieder zu einer QFT wechseln. |
Auch hier ist die ST noch unvollständig. Es ist heute noch nicht möglich, exakt das Standardmodell zu konstruieren.
Man muss sich die ST eher als Meta-Theorie vorstellen, die Theorien wie das SM als "Lösungen" generiert.
| Feucht von Lipwig hat Folgendes geschrieben: | | Hat bei mir einen windigen und zurechtgestutzten Eindruck hinterlassen, aber möglicherweise bin ich auch zu engstirnig aufgrund meines Wissens. |
Es gibt sicher ernstzunehmende Wissenschaftler, die diese Meinung teilen.
Aber wir sollten uns hier etwas zurückhalten mit derartigen Meinungsäußerungen auf Basis von nichjts weiter als einer kurzen Diskussion in einem Forum, oder?
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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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Feucht von Lipwig
Anmeldungsdatum: 19.09.2013
Beiträge: 122
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| Feucht von Lipwig Verfasst am: 03. Nov 2015 15:06 Titel: |
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Ich glaube ich muss nochmal hervorheben, dass mein Beitrag eine Antwort auf die Frage war, aufgrund welcher Aussagen mein Interesse geschwunden ist. Ich hoffe, so war die Frage auch von jh8979 gemeint.
| Zitat: | | Letzteres ist kein Problem. |
Für mich persönlich schon, da ich zur Zeit QFT lerne und nicht noch zusätzliche Baustellen in meiner Freizeit eröffnen möchte/kann.
| Zitat: | | Aber wir sollten uns hier etwas zurückhalten mit derartigen Meinungsäußerungen auf Basis von nichjts weiter als einer kurzen Diskussion in einem Forum, oder? |
Eine Meinung müsste ich argumentativ vertreten, was ohne Wissen nicht möglich ist. Letzteres wollte ich mit meinem zweiten Satz auch nochmal betonen. Ausserdem ist ein Eindruck für mich etwas persöhnliches, was nach aussen hin neutral ist, wenn nicht bräuchte ich wiederrum Argumente und aus dem Eindruck würde eine Meinung.
Dein letzter Beitrag lässt die ST bei mir aber ohnehin in einem ganz anderen Licht darstehen. Insbesondere diese Aussage:
| Zitat: | | Man muss sich die ST eher als Meta-Theorie vorstellen, die Theorien wie das SM als "Lösungen" generiert. |
D.h. es gibt doch so etwas ähnliches wie ein Korresponenzprinzip? Nach deiner ersten Aussage zu diesem Punkt hatte ich das Gefühl man muss erst künstlich Brücken bauen um dann vergleiche anzustellen.
Aber nichtsdestotrotz werde ich mich vorerst nicht dort einlesen, ich kann ja nicht integrieren lernen ohne sicher addieren zu können. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18067
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| TomS Verfasst am: 03. Nov 2015 16:31 Titel: |
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Ich bin jetzt kein Stringtheorie-Experte; und ich habe viele Kritikpunkte an der Stringtheorie insbs. bzgl. Anspruch und Wirklichkeit. Wenn es dich interessiert, dann lies doch mal diesen Thread
https://www.physicsforums.com/threads/why-i-am-really-disappointed-about-string-theory.419450/
Ich habe in der Diskussion aber auch gelernt, was eine zentrale Errungenschaft der Stringtheorie zu sein scheint:
Schau dir mal QFTs an; Frage: was sind die Konstruktionsprinzipien? Antwort: im Wesentlichen
- SRT
- Eichsymmetrie
- ggf. Higgs-Mechanismus
- ggf. SUSY
- insbs. wenn chiral, dann Anomalienfreiheit
Ansonsten sind die Anzahl der Raumzeit-Dimensionen, die Eichgruppe, weitere globale Symmetrien sowie die Higgsfelder usw. praktisch beliebig.
Nun schau dir die Stringtheorie an: aus jeder klassischen Lösung / Vakuum (Kompaktifizierung, D-Branes, ...) resultiert eine recht spezifisch definierte QFT, für die die o.g. Eigenschaften teilweise automatisch über Eigenschaft des Vakuums festgelegt sind. Darüberhinaus sind die Diumensionalität der Raumzeit festgelgt, und die Theorie enthält automatisch die Gravitation (im wesentlichen SUGRA).
Das halte ich schon für einen bedeutenden Fortschritt.
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8582
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Feucht von Lipwig
Anmeldungsdatum: 19.09.2013
Beiträge: 122
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| Feucht von Lipwig Verfasst am: 03. Nov 2015 20:31 Titel: |
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| Zitat: | | Nun schau dir die Stringtheorie an: aus jeder klassischen Lösung / Vakuum (Kompaktifizierung, D-Branes, ...) resultiert eine recht spezifisch definierte QFT, für die die o.g. Eigenschaften teilweise automatisch über Eigenschaft des Vakuums festgelegt sind. |
Also das ist beeindruckend! Selbst wenn die String Theorie letztendlich keine physikalische Realität haben sollte, wär diese Struktur es mir Wert mich einzulesen.
Der Beitrag sieht sehr interessant aus. Ich werde ihn mir mal abspeichern und wenn ich Zeit habe mal etwas lesen. Vorallem interessant, da hier sicher sämtliche Grenzen/Probleme angesprochen werden.
Das gleiche gilt für den Blog - meiner Meinung nach das beste Format für Leute die einen fundierten Einblick in einen Bereich erlangen wollen, aber auch nicht mehr. Habe schonmal einen sehr guten Topologieblog zu einer Vorlesung gelesen. Ich bin gespannt. |
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