Ли Смолин - Неприятности с физикой: взлет теории струн, упадок науки и что за этим следует

• Название: Неприятности с физикой: взлет теории струн, упадок науки и что за этим следует
• Автор: Ли Смолин
• Издательство: Penguin Book
• Жанр: Физика
• Год: 2006
• ISBN: 9780713997996

Ли Смолин

Неприятности с физикой : взлет теории струн, упадок науки и что за этим следует

Перевод Юрий Артамонов 2007 г.

Перевод с английского издания:

Penguin Book, London, 2007; ISBN 9780713997996

The trouble with physics: the rise of string theory, the fall of a science, and what comes next / Lee Smolin.

Houghton Mifflin, Boston, 2006

ISBN 9780618551057 0618551050

Аннотация.

Новая книга Ли Смолина "Неприятности с физикой…" эмоционально противоположна восторженному энтузиазму книг Брайана Грина. У современных теорий переднего края (прежде всего, у теории струн) есть немалые проблемы, и честный разговор о них служит этаким ведром холодной воды на горячие головы. Ли Смолин известен как один из отцов-основателей теории петлевой квантовой гравитации – главного конкурента струнного подхода, – а также как автор книг Life of the Cosmos (1997) и Three Roads to Quantum Gravity (2001), в России не издававшихся. Книга местами не проста для осмысления, но весьма информативна. В ней в одном месте собраны самые последние результаты, которые неспециалисту было бы нелегко найти по первоисточникам. В первых трех частях книги оценивается состояние фундаментальной физики под тем углом, что теория струн зашла в тупик, приводятся свежие экспериментальные данные, не находящие объяснения в ее рамках. Четвертая часть посвящена организации (западной) академической науки и социальным причинам стагнации в области фундаментальной физики. Конечно, излагаемые в книге взгляды субъективны и иногда выглядят еретическими. История, как всегда, рассудит.

Об авторе: Ли Смолин, родился 1955, США.

Физик-теоретик, специалист по квантовой гравитации, критик "теории струн" в квантовой физике.

---

[69]

L. Randall, and R. Sundrum, "An Alternative to Compactification," <Альтернатива компактификации>, [http://arxiv.org/abs/hep-th/9906064]; Phys. Rev. Lett., 83: 4690-93 (1999).

12. Что объясняет теория струн

[70]

В технических терминах: суперсимметрия подразумевает, что в пространственно-временной геометрии имеется времениподобное или светоподобное киллингово поле. Это предполагает существование симметрии во времени, поскольку (на техническом языке) суперсимметричная алгебра замкнута на гамильтониан. Другой способ выразить это заключается в том, что суперсимметрия требует киллингова спинора, который подразумевает нулевой или времениподобный киллингов вектор.

[71]

E. D'Hoker and D.H. Phong, Phys. Lett. B., 529: 241-55 (2002); [http://arxiv.org/abs/hep-th/0110247].

[72]

D. Friedan, "A Tentative Theory of Large Distance Physics," <Пробная теория физики больших расстояний>, [http://arxiv.org/abs/hep-th/0204131].

[73]

D. Karabali, C.Kim, and V.P. Nair, Phys. Lett. B., 434: 103-9 (2098); [http://arxiv.org/abs/hep-th/9804132]; R.G. Leigh, D. Minic, and A.Yelnicov, [http://arxiv.org/abs/hep-th/0604060]. Для применений к 3+1 измерениям см. L. Freidel, [http://arxiv.org/abs/hep-th/0604185].

[74]

В книге Дорога к реальности (The Road to Reality, 2005) Роджер Пенроуз утверждал, что большинство из компактифицированных пространств, чьи дополнительные измерения скручены внутрь, будут быстро коллапсировать к сингулярностям. Чтобы показать это, он применил к пространственно-временным фонам этих теорий струн теоремы, которые разработали он и Хокинг, показывая, что ОТО предсказывает сингулярности в космологических решениях. Пока, насколько я знаю, их аргумент стоит. Они придерживались только классического уровня приближений, но это единственное приближение, в котором мы можем изучать эволюцию пространственно-временных фонов струнной теории во времени. Следовательно, результат Пенроуза также правдоподобен, как и аргументы, которые убеждают струнных теоретиков в существовании ландшафта струнных теорий.

[75]

Цитировано в Amanda Gefter, «Is String Theory in Trouble?» <Теория струн в затруднении?>, New Scientist, Dec. 17, 2005.

13. Сюрпризы реального мира

[76]

Часто случается, что удивительные экспериментальные результаты не подтверждаются, когда другие экспериментаторы повторяют эксперимент. Это не означает, что кто-то мошенничает. Эксперименты на грани возможного почти всегда тяжелы для повторения, и типичная трудность заключается в отделении шума от осмысленного сигнала. Часто требуется много лет и много попыток различных людей, прежде чем все источники ошибок в новом виде эксперимента будут поняты и удалены.

[77]

Выраженная в терминах R, космологическая константа равна 1/R2.

[78]

K. Land and J. Magueijo, "Examination of Evidence for a Preferred Axis in the Cosmic Radiation Anisotropy," <Исследование свидетельств выделенной оси в анизотропии космической радиации>, Phys. Rev. Lett., 95: 071301 (2005).

[79]

Там же.

[80]

M. Milgrom, "A Modification of the Newtonian Dynamics as a Possible Alternative to the Hidden Mass Hypothesis," <Модификация ньютоновской динамики как возможная альтернатива гипотезе скрытой массы>, Astrophys. Jour., 270(2): 265-89 (1983).

[81]

Больше информации о MOND и поддерживающих ее данных, а также ссылки доступны на http://www.astro.umd.edu/~ssm/mond/.

[82]

J.D. Anderson et al., "Study of the Anomalous Acceleration of Pioneer 10 and 11," <Изучение аномального ускорения Пионеров 10 и 11>, [http://arxiv.org/abs/gr-qc/0104064].

[83]

M.T. Murphy et al., "Further Evidence for a Variable Fine Structure Constant from Keck/HIRES QSO Absorption Spectra," <Дальнейшие свидетельства изменения постоянной тонкой структуры из данных Keck/HIRES по QSO спектрам поглощения >, Mon. Not. Roy. Ast. Soc., 345: 609-38 (2003).

[84]

См., например, E. Peik at al., "Limit on the Present Temporal Variation of the Fine Structure Constant," <Ограничение на текущее временное изменение постоянной тонкой структуры>, Phys. Rev. Lett., 93(17): 170801 (2004), и R. Srianand et al., "Limits on the Time Variation of the Electromagnetic Fine Structure Constant in the Low Energy Limit from Absorbtion Lines in Spectra of Distant Quasars," <Ограничения на изменение во времени электромагнитной постоянной тонкой структуры в низкоэнергетическом пределе из линий поглощения в спектрах удаленных квазаров>, Phys. Rev. Lett., 92(12): 121302 (2004).

[85]

K. Greisen, «End to the Cosmic Ray Spectrum?» <Конец спектра космических лучей?> Phys. Rev. Lett., 16(17): 748-50 (1966), и Г.Т. Зацепин и В.А. Кузьмин, "Верхний предел спектра космических лучей," Письма в ЖЭТФ, 4: 78-80 (1966).

[86]

S. Coleman and S.L. Glashow, "Cosmic Ray and Neutrino Tests of Special Relativity," <Космические лучи и нейтринные тесты СТО>, Phys. Rev. B, 405: 249-52 (1997); S. Coleman and S.L. Glashow, "Evading the GZK Cosmic-Ray Cutoff," <Как обойти GZK-отсечку космических лучей>, [http://arxiv.org/abs/hep-ph/9808446].

14. Равняясь на Эйнштейна

[87]

G. Amelino-Camelia, "Testable Scenario for Relativity with Minimum-Length," <Проверяемый сценарий для относительности с минимальной длиной>, [http://arxiv.org/abs/hep-th/0012238].

[88]

Joao Magueijo, Faster Than the Speed of Light: The Story of a Scientific Speculation <Быстрее скорости света: история научной догадки> (New York: Perseus Books, 2003).

[89]

Vladimir Fock, The Theory of Space, Time, and Gravitation <Теория пространства, времени и гравитации> (London: Pergamon Press, 1959).

[90]

L. Freidel, J. Kovalski-Glikman, and L. Smolin, "2 + 1 Gravity and Doubly Special Relativity," <2 + 1 гравитация и двойная СТО>, Phys. Rev. D, 69: 044001 (2004).

[91]

E. Livine and L. Freidel, "Ponzano-Regge Model Revisited III: Feynman Dyagrams and Effective Field Theory," <Пересмотр модели Понзано-Редджи, часть III: диаграммы Фейнмана и эффективная теория поля>, [http://arxiv.org/abs/hep-th/0502106]; Class. Quant. Grav., 23: 2021-62 (2006).

[92]

Florian Girelli and Etera R. Livine, "Physics of Deformed Special Relativity," <Физика деформированной СТО>, [http://arxiv.org/abs/gr-qc/0412079].

15. Физика после теории струн

[93]

A. Ashtekar, "New Variables for Classical and Quantum Gravity," <Новые переменные для классической и квантовой гравитации>, Phys. Rev. Lett., 57(18): 2244-47 (1986).

[94]

http://online.kitp.ucsb.edu/online/kitp25/witten/oh/10.html.

[95]

Это не всегда было превалирующим убеждением; придание первоочередной роли причинности должно быть приписано Роджеру Пенроузу, Рафаэлю Соркину, Фэй Даукер и Фотини Маркопоулоу.

[96]

См., например, R. Loll, J. Ambjorn, and J. Jurkiewicz, "The Universe from Scratch," <Вселенная с самого начала>, [http://arxiv.org/abs/hep-th/0509010].

[97]

См., например, Alain Connes, Noncommutative Geometry, <Некоммутативная геометрия>, (San Diego: Academic Press, 1994).

[98]

O. Dreyer, "Background-Independent Quantum Field Theory and the Cosmological Constant Problem," <Независимая от фона квантовая теория поля и проблема космологической константы>, [http://arxiv.org/abs/hep-th/0409048].

[99]

См., например, Carlo Rovelli, "Graviton Propagator from Background-Independent Quantum Gravity," <Функция распространения гравитона из фоново-независимой квантовой гравитации>, [http://arxiv.org/abs/gr-qc/0508124].

[100]

S. Hofmann and O. Winkler, "The Spectrum of Fluctuations in Singularity-free Inflationary Quantum Cosmology," <Спектр флуктуаций в инфляционной квантовой космологии без сингулярностей>, [http://arxiv.org/abs/astro-ph/0411124].

[101]

F. Markopoulou, "Towards Gravity from the Quantum," <К гравитации от квантов>, [http://arxiv.org/abs/hep-th/0604120].

[102]

S.O. Bilson-Thompson, "A Topological Model of Composite Preons," <Топологическая модель составных преонов>, [http://arxiv.org/abs/hep-ph/0503213].

[103]

S.O. Bilson-Thompson, F. Markopoulou, and L. Smolin, "Quantum Gravity and the Standard Model," <Квантовая гравитация и стандартная модель>, [http://arxiv.org/abs/hep-th/0603022].

[104]

Аудиозапись обсуждения доступна на http://www.perimeterinstitute.ca/activities/scientific/cws/evolving_laws/.

16. Как вы боретесь с социологией?

[105]

http://www.cosmicvariance.com/2005/11/18/a-particle-physicists-perspective.

[106]

Анонимное сообщение на сайте http://groups.google.com/group/sci.physics.strings/ от String Theorist, 9 октября 2004.

[107]

Guardian Unlimited, 20 января 2005.

[108]

На статьи, где я задаю вопросы о том или ином результате теории струн, я получил три отклика, в которых корреспондент ссылался на «сильное» сообщество теории. Как в этом: «Хотя конечность [ряда] возмущений (или предположение Малдасены, или S-дуальность) не удалось доказать, никто в сильном сообществе теории не верит, что это может быть ложным». Один раз может быть совпадение; после трех раз это классическая фрейдистская обмолвка. Как много от социологии струнной теории является лишь желанием всеми-весьма-узнаваемого человека захотеть быть частью сильнейшей из существующих групп?