Home » Articole » RO » Societate » Filozofie » Metodologii » Teoria corzilor și metoda științifică

Teoria corzilor și metoda științifică

Teoria corzilor este o disiplinã relativ recentã, care în ultima vreme a ajuns sã domine domeniul fizicii teoretice de înaltã energie. Deoarece este o teorie care pretinde că este capabilă să unească toate forțele fundamentale ale naturii cunoscute și să rezolve multe probleme de lungă durată ale fizicii teoretice, ea a fost de interes și în afara comunității fizice. Cu toate acestea, teoria este în principal matematică și nu este ușor accesibilă pentru non-fizicieni, deci este dificil pentru laici să judece validitatea afirmațiilor făcute de teoreticienii corzilor.

Au fost făcute multe încercări în definirea metodei științei, calitățile care separă știința de non-știință. Nu este evident că este posibilă definirea științei în acest fel, dar există credință larg răspândită, atât în ​​interiorul cât și în afara comunității științifice, că există o metodă care garantează că știința este modul preferat de a cunoaște natura.

Istoria teoriei corzilor a arătat că are consecințe interesante nu numai pentru înțelegerea naturii, ci și pentru înțelegerea problemelor matematice și geometrice. Din acest motiv, teoria corzilor poate fi văzută mai degrabă ca o ramură a matematicii decât fizică, dar părerea majorității teoreticienilor corzilor pare a fi că teoria corzilor este fizică. Acest lucru înseamnă că cei mai mulți teoreticieni ai corzilor sunt angajați în departamentele de fizică și se numesc fizicieni.

Viziunea „tradițională” în fizica teoretică este că în natură există două tipuri de forțe fundamentale. Un tip este forța gravitațională, care este descrisă de teoria generală a relativității lui Einstein. Celălalt tip este cunoscut ca o „teorie a ecartamentului”. Electromagnetismul și forțele nucleare slabe și puternice sunt descrise matematic de către teoriile gauge (ale ecartamentului). Aceste „teorii” sunt modele matematice; ecuații și reguli pentru manipularea lor pentru a face predicții despre observații într-un experiment. Relativitatea generală este un model geometric în care structura spațiului și a timpului este descrisă ca un obiect geometric în termeni precum curbura. Teoriile gauge sunt modele cuantice, descriind lumea în termeni matematici mai abstracți.

În domeniul fizicii particulelor, cunoștințele actuale despre legile naturii sunt rezumate în modelul standard al fizicii particulelor. Modelul standard este o teorie a ecartamentului care modelează interacțiunile particulelor fundamentale, colectiv cunoscute sub numele de fermioni: electroni, neutrini și cuarci. Forțele care cauzează interacțiuni între aceste particule sunt mediate de alte particule fundamentale, bosoni (ecartament). Toate aceste particule sunt presupuse a fi asemănătoare punctului, adică nu au „structură internă”. Cuarcii se leagă împreună pentru a crea particule compuse, numite în mod confuz „particule elementare”. Exemple de particule elementare sunt protonii și neutronii care se combină din nou pentru a crea nuclee de atomi.

Modelul standard nu conține forța gravitațională. Principalul motiv pentru aceasta este că gravitația este atât de slabă încât nu este observată în experimentele fizicii particulelor, unde celelalte forțe sunt complet dominante. Cu toate acestea, există și probleme matematice implicate dacă cineva ar încerca să introducă relativitatea generală în modelul standard. O teorie a ecartamentului, ca modelul standard, este un exemplu de teorie a câmpului cuantic, un model care descrie natura în termeni de câmpuri de umplere a spațiului care prezintă fluctuații cuantice la nivel sub-microscopic. Aceste fluctuații sunt guvernate de principiul incertitudinii lui Heisenberg, care spune că amploarea fluctuațiilor este invers proporțională cu scara de observație.

Fluctuațiile cuantice creează probleme când un fizician al particulelor încearcă să utilizeze o teorie a câmpului cuantic pentru a face predicții despre un experiment. Un calcul tipic va încerca să găsească probabilitatea unei observații, dat fiind anumite condiții inițiale într-un experiment. Dar în acest calcul vor apărea cantități infinite cunoscute sub numele de divergențe care, la prima vedere, fac imposibilă obținerea unui răspuns final în calcul. Din fericire, a fost stabilită o tehnică cunoscută sub numele de „renormalizare”, care permite înlocuirea cantităților infinite cu parametri, iar calculul va da apoi un rezultat exprimat în termeni de parametri. Valoarea parametrilor introduși în acest mod trebuie să fie găsită prin efectuarea de experimente suplimentare, acestea nu pot fi calculate din „primele principii”.

Pentru ca această tehnică să funcționeze, este esențial să existe un număr finit de astfel de parametri care trebuie să fie stabilit prin experimente, altfel ar trebui să fie nevoie de un număr infinit de experimente pentru a face orice previziuni. Au fost descoperite o serie de constrângeri matematice pentru ca o teorie a câmpului cuantic să fie renormalizabilă și se știe că toate teoriile gauge sunt renormalizabile. Cu toate acestea, teoria generală a relativității nu este renormalizabilă, deci este imposibil să se realizeze o teorie cuantică a câmpului prin „cuantificarea” relativității generale.

Sursa: Hakon Enger December, String Theory and the Scientific Method

Lasă un răspuns

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