Diese Antwort wurde am 22.8.2021 formuliert und berücksichtigt keine neueren Beiträge:
Lieber Holger,
Widerspruch 1 zum angegebenen Link: Im zitierten Blog und dem darin enthaltenen Link auf die "achievements" ist kein einziges Experiment oder Messdaten aufgeführt! Wo ist die Physik? Alles Prüfbare wird in die ferne Zukunft verlegt. Eine andere Hypothese ist die Annahme, dass höhere Wesen oder Außerirdische die Welt geschaffen haben. Das kann man auch nicht mit wiss. Methoden widerlegen. Solche Theorien kann ich auch vorschlagen und dafür Gehalt gerne einstreichen. Deswegen brauchen wir Messungen und Experimente.
Widerspruch 2: Abgeschlossene Theoriegebäude gibt es nicht, wie der geniale Kurt Gödel vor 100 Jahren beweisen konnte. Jeder gute Theoretiker weiss das. Hast Du seine Arbeiten gelesen? Der Beweis ist wirklich sehr clever.
Widerspruch 3: Die theoretische Physik wurde keineswegs von Strings revolutioniert, nicht eimal ansatzweise. Als theoretischer Physiker muss ich hier vehement widersprechen! Das ist mehr als eine maßlose Übertreibung. Welche maßgebliche Rolle spielt Stringtheorie in der Polymerphysik oder Physik komplexer Systeme oder Festkörperphysik, Quantenmechanik oder Optik oder Quantenphysik? Ich kenne kein einziges Lehrbuch aus diesen Bereichen in dem das so wäre! Nicht einmal in gängigen QFT Büchern steht die ST im Mittelpunkt.
Zitate:
Zitate aus "Strings for Dummies":
"Let me reiterate something important: String theory is a mathematical theory.
It’s based on mathematical equations that can be interpreted in certain ways."
Zitat aus "Beyond Einstein" von 2018:
"At the very least this shows in my opinion very convincingly that the mathematical
structure of string theory is very interesting and deep; obviously, none of this implies
that the theory must have anything to do with the real world, but even if it should
not, it will lead to (and has done so in the past) interesting advances that have been
crucial in other contexts."
Fazit:
ST ist keine Physik, bestenfalls eine physikalische Hypothese, eine von vielen übrigens, es gibt noch UFT, QFTCS, Superstring, ... Es gibt außerdem viele Variationen der ST, wie etwa D-Branes, und Ausdehnung des Raumes auf viele Dimensionen. Das erscheint sehr willkürlich. Daher: Erst, wenn es ein Experiment oder eine Beobachtung gibt, das eine experimentell messbare Voraussage einer der Stringtheorien bestätigt (wie etwa damals die Periheldrehung des Merkurs bei der ART) und die anderen Theorien falsifiziert, bin ich bereit, diese Theorie als Möglichkeit der Naturbeschreibung ernst zu nehmen. Bis dahin bleibt es eine interessante intellektuelle Gedankenspielerei, eine physikalische Hochrisiko-Spekulation. Für Mathematiker scheint sie interessant zu sein, immerhin! Ich schließe dennoch nicht aus, dass sie vielleicht doch irgendwann auch Eingang in die Physik finden kann, ich bin kein Hellseher, nur Naturwissenschaftler.
Viele Grüße, ich verabschiede mich, habe zum Thema ST nichts mehr hinzuzufügen.
Claus
Lieber Claus,
Zu Deinem Argument 1, den Messdaten und der Falsifizierbarkeit vertrete ich einen anderen Standpunkt:
Jede Theorie, die das Standardmodell erweitern will, muss die grundlegenden Vorhersagen des SM im Grenzfall niedriger Energien enthalten. Dies gilt für eine Stringtheorie genauso wie für jede andere Theorie der Quantengravitation. Angesichts der vielen detaillierten Eigenschaften des SM sind das schon enorme Einschränkungen - es ist absolut nicht trivial, eine Theorie zu entwickeln, die im Grenzbereich niedriger Energien all die Eigenschaften des SM aufweist. Im Falle der Stringtheorie hat man zwar noch nicht diese eine Lösung in der Hand, da es eine große (aber endliche) Zahl von Vakua zu geben scheint, aber keine der inzwischen zahlreichen Untersuchungen weist bis jetzt darauf hin, dass sich die korrekte Lösung (die u.a. alle Massen der Elementarteilchen des SM ergeben würde) nicht im Lösungsraum der Stringtheorie befindet. Merke: Die Stringtheorie selbst benötigt - anders als das SM - keine kontinuierlichen Fit-Parameter, sie wäre also wirklich fundamental. Die erlaubten Vakua einzuschränken ist jetzt eine mühselige Arbeit, bei der es jedoch jedes Jahr Fortschritte gibt. Es macht in meinen Augen absolut Sinn, hier weiter zu forschen, es sei denn, die Annahmen, auf denen die Stringtheorie basiert (etwa Lorentz-Invarianz, Äquivalenzprinzip) würden inzwischen durch Experimente falsifiziert. In diesem Falle wäre die Stringtheorie automatisch vom Tisch. Somit ist die Stringtheorie in der Tat falsifizierbar, indem deren Grundpostulate falsifiziert werden. Würde man stattdessen zeigen, dass keines der Vakua innerhalb des Lösungsraumes der Stringtheorie den Grenzfall des SM und der ART enthält, dann wäre die Stringtheorie ebenfalls falsifiziert. Schließlich gab es ja bereits Experimente, die das Verhalten von Photonen auf der Planck-Skala untersuchten ( Fermi Gammastrahlen Observatorium, Dispersion von Licht, das über kosmologische Distanzen propagiert): Die Stringtheorie sagt vorher, dass Licht im Vakuum keine Dispersion aufweist, und es wurde auch keine Dispersion entdeckt. Einige Varianten der Schleifenquantengravitation wurden bei diesem Experiment bereits falsifiziert, weil sie eine messbare Dispersion vorhersagten. Die Kosmologie hält weitere Möglichkeiten der Falsifizierung parat: Die Art und Weise, in der sich das Universum seit dem Urknall verhielt (etwa der genaue Verlauf der Inflation) muss ebenfalls im Einklang mit der Stringtheorie stehen. Gravitationswellenexperimente könnten hier in wenigen Jahrzehnten sehr viel präzisere Daten liefern.
Zu 2.: Abgeschlossen meine ich nicht im Sinne der Logik, sondern auf Ebene der physikalisch möglichen Experimente: Spezielle Relativitätstheorie, allgemeine Relativitätstheorie, nichtrelativistische Quantenmechanik - all dies sind in meinen Augen abgeschlossene Theorien. Sie basieren auf einem Satz von Postulaten und bieten Vorhersagen für jedes erdenkliche Experiment. Goedel muss man hier nicht bemühen, denn die möglichen Lösungen physikalischer Problemstellungen sind im Vergleich zu den mathematischen Lösungsräumen bereits erheblich eingeschränkt (etwa: Observable dürfen nur reale Eigenwerte besitzen, Mehrteilchenzustände sind entweder symmetrisch oder antisymmetrisch unter Permutationen, Kausalität muss erhalten bleiben, etc.) . Ich kenne kein Experiment, das bei einer der existierenden Theorien mehrdeutige (oder auch gar keine) Vorhersagen im Sinne von Gödel ergab.
Zu 3.: Das ist natürlich Ansichtssache. Für mich als theoretischer Physiker sind die Entwicklungen der Fundamente unserer Zunft durchaus von Relevanz, auch wenn diese keinen unmittelbaren Einfluss auf das Arbeitsgebiet haben, mit dem ich mein täglich Brot verdiene (ich arbeite inzwischen in Softmatter- und Biophysik, war aber in jungen Jahren schon in anderen Bereichen wie Astro- und Teilchenphysik unterwegs). Die Erkenntnisse aus der Kosmologie und der Teilchenphysik prägen meine Sicht auf diese Welt und sind für mich von Relevanz. Für jemanden, der nach neuen fundamentalen Theorien sucht, sind die fundamentaleren Erkenntnisse aus der Stringtheorie lebenswichtig, denn sie helfen ihm, definitiv falsche Ansätze im Frühstadium zu erkennen und zu den Akten zu legen.
Viele Grüße,
Holger
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