Home » Articole » RO » Știință » Fizica » Mecanica cuantică » Teoria corzilor din gravitația cuantică, o teorie fizică sau o modelare matematică formală?

Teoria corzilor din gravitația cuantică, o teorie fizică sau o modelare matematică formală?

Teoria corzilor cu siguranță nu este o teorie fizică. Dar ar trebui cel puțin să fie înțeleasă ca o abordare teoretică modelată fizic pe cale de a deveni teorie fizică în viitor? Sau este doar un joc matematic care pretinde să fie sau să devină o teorie fizică fără nicio justificare? O construcție matematică formală, deși motivată de gândirea fizică:

Teoria corzilor este o structură matematică, dar profund fundamentată în fizică. Ea încorporează și unifică principiile centrale ale fizicii: mecanica cuantică, simetria gauge și relativitatea generală, precum și noile principii anticipate: supersimetria, marea unificare și teoria lui Kaluza-Klein. Fără îndoială, există multe descoperiri remarcabile care trebuie încă făcute.

Probabil cel mai bun mod de a înțelege ce este teoria corzilor este să vă întrebați: care sunt motivațiile sale, cum s-a dezvoltat și care sunt problemele ei? Unele dintre răspunsurile la aceste întrebări pot părea surprinzătoare. Teoria corzilor nu este rezultatul unei dezvoltări teoretice intenționate și planificate, pornind de la probleme fizice clare sau chiar date empirice, care nu au putut fi reproduse de teoriile stabilite. Nu este o formulare matematică sau o implementare a unor intuiții sau principii fizice de bază. Mai degrabă este rezultatul unei succesiuni de coincidențe uneori bizare și al strategiilor și procedurilor matematice introduse pentru a face față acestor coincidențe.

Descoperirea centrală a teoriei corzilor este aceea că cuantificarea dinamicii unei corzi relativiste duce la stările de spin-2, în afară de multe alte stări. Această descoperire și interpretarea stărilor de spin-2 ca gravitoni au determinat singura relevanță reală și fizică a teoriei corzilor. Înainte de descoperirea stărilor de spin-2, teoria corzilor făcea parte din fizica hadronilor. A fost descoperirea obișnuită a unei corespondențe între comportamentul de dispersie a hadronului și funcția beta a lui Euler, cea care l-a condus pe Gabriele Veneziano în 1968 la un model identificat în 1970 de către Leonard Susskind, Holger Nielsen, Yoichiro Nambu și T. Goto, ca descriind dinamica cuantificată a unei corzi relativiste. Dar această teorie bosonică a corzilor de 26 de dimensiuni nu a avut un mare succes în contextul fizicii hadronilor și și-a pierdut relevanța după apariția modelului cuarcilor. Descoperirea gravitonilor ca stări ale corzilor, realizată de Joel Scherk și John Schwarz în 1974, a condus – cu o schimbare uriașă în scala energetică – la o relocalizare ad-hoc a teoriei corzilor în contextul gravitației cuantice și cea a programului de unificare nomologic. S-a mutat astfel de la o teorie nereușită în fizica hadronilor la o teorie unificată prospectivă a tuturor interacțiunilor, inclusiv a gravitației, precum și a interacțiunilor mediate de câmpurile gauge cu spin-1. Și, în final, în formularea supersimetrică a teoriei corzilor a fost inclusă și câmpurile de materie fermionică.

Pur și simplu faptul că o coardă cuantificată are stări de spin-2 care pot fi interpretate ca gravitoni, și care sunt complet nemotivate în contextul fizicii hadroniloe, au condus la această schimbare a strategiei și a contextului de la fizica hadronilor la gravitația cuantică. Teoria corzilor nu este rezultatul unei abordări intenționate a unei descrieri unificate a tuturor interacțiunilor, dar a picat pe acest rol printr-o descoperire obișnuită. Nu este rezultatul unei dezvoltări planificate a unei teorii care vizează descrierea unui anumit context de relevanță sau a soluționării problemelor fizice specifice, ci mai degrabă a găsirii din întâmplare a unei teorii: o construcție matematică, care, după ce și-a pierdut relevanța sa fizică originală, a găsit din întâmplare un nou context de relevanță, fără să-l caute.

În noul său rol de realizare a unei unificări nomologice cuprinzătoare, toate motivațiile pentru programul de unificare ar putea fi revendicate de teoria corzilor. Acestea au fost, pe de o parte, problemele incompatibilității conceptuale a teoriilor noastre fundamentale fundamentale ale fizicii, adică relativitatea generală și teoria cuantică (câmpul). Pe de altă parte, fostul succes al unificării interacțiunilor electromagnetice și slabe (modelul Glashow-Salam-Weinberg) a întărit speranța pentru o soluție a problemelor încă virulente, cu o cuantizare a gravitației în contextul mai larg al unei teorii unificate din punct de vedere nomologic din toate interacțiunile; toate încercările anterioare de cuantizare a gravitației au dus în mod inevitabil la non-renormalizabilitate. Teoria corzilor a devenit astfel noua speranță pentru următorul pas în implementarea teoretică a unei vechi intuiții filosofice, o intuiție care, cel puțin de la Newton, a văzut deja o succesiune lungă de succese în fizică: ideea unității naturii.

Astfel, teoria corzilor nu avea altă opțiune. Singura sa posibilă justificare a existenței constă în programul de unificare al fizicii. Existența gravitonilor precum și a bosonilor gauge de spin-1 este doar o caracteristică promițătoare, dacă teoria corzilor joacă rolul unei teorii unificate, din punct de vedere logic, unificator.

Dar teoria corzilor a jucat acest rol cu ​​succes, la urma urmei? Există unele îndoieli cu privire la asta. Ce a oferit în sfârșit teoria șirurilor, cu excepția unei scheme matematice unificate, dar perturbative, care include stările de spin-2, interpretate ca gravitoni, precum și câmpurile bosonice, de materie și scalare? Această teorie a corzilor reproduce relativitatea generală în mod oficial, iar fenomenologia gravitației corespunzătoare – după cum știu chiar teoreticienii corzilor – nu este o surpriză; este o implicare directă a existenței stărilor de spin-2. În afară de aceasta, teoria corzilor constă dintr-un labirint uneori uimitor și, uneori, foarte interesant, din punct de vedere matematic, extrem de interesant, de construcție teoretică modelată în căutarea unui principiu fizic motivat, care ar putea să justifice abordarea și să-i dea un fundament. Și este complet dominată de probleme interne: probleme conceptuale, de modelare teoretică și matematică, care au apărut doar cu teoria în curs de dezvoltare – probleme care nu au existat până acum.

Sursa: Reiner Hedrich, The Internal and External Problems of String Theory: A Philosophical View

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *