Stringtheorie - erlahmendes Interesse?

[tomS]

Es gibt ja in den letzten Jahren zunehmend die Diskussion über die Ernsthaftigkeit der Stringtheorie als exakte (bzw. eben nur spekulative) Wissenschaft. Ich wollte mal wissen, wie den wissenschaftliche Gemeinschaft selbst darüber denkt. Nun sind die aber nicht gerade gesprächig, wenn es darum geht, ihre ARbeit der letzten Jahre in Frage zu stellen.

Also habe ich mal das elektronische pre-print Archiv http://arxiv.org/form/hep-th angezapft, das seit 1991 existiert.

Zunächst mal habe ich die Anzahl der Veröffentlichungen in hep-th (theoretische Hochenergiephysik, also Teilchenphysik und Quantenfeldtheorie, SM, SUSY/SUGRA, Strings) mit der in gr-qc (Allgemeine Relativitätstheorie, Quantengravitation) verglichen - bezogen auf die Gesamtzahl der Veröffentlichungen in beiden Archiven. (Graphik 1)

Dann habe ich die Anzahl der Veröffentlichungen in hep-th mit den Stichworten "string", "brane" oder "M-theory" im Titel mit der Gesamtanzahl in hep-th verglichen (Graphik 2).

(Es gibt natürlich teilweise Querverweise, also Crosses; es gibt Veröffentlichungen, die mir so durch die Lappen gehen, da die Stichworte nicht im TItel stehen; es gibt teilw. mehrere Versionen eines Papers; das pre-print Archiv unterliegt keinem Review; ... also das Ganze erhebt keinen Anspruch auf Exaktheit, aber es kommen doch einige interessante Ergebnisse dabei heraus)

Der Dateianhang 1.png existiert nicht mehr.

Man sieht, dass sich eine deutliche Schwächung der Hochenergiephysik zu gunsten der Quantengravitation ergibt (andere Bereiche evtl. auch; habe ich hier nicht betrachtet)

Anzahl der Veröffentlichungen in hep-th (blau) verglichen mit der in gr-qc (rot).

1.png (15.01 KiB) 8220 mal betrachtet

Außerdem sieht man, dass sich auch innerhalb der Hochenergiephysik ein Trend weg von der Stringtheorie zeigt. Zwar sind viele Themen immer noch in gewisser Weise durch die Stringtheorie inspiriert oder beeinflusst, aber nicht mehr so stark im engeren Sinne direkt mit ihr verbunden.

Bis ca. 1995 beobachtet man eine Rückgang (wohl da die Ableitung des Standardmodells aus der Stringtheorie nicht so einfach war wie zunächst gedacht), gefolgt von einen Anstieg (die sogenannte zweite Superstringrevolution, als Witten zeigte, dass die bis dahin bekannten Stringtheorien alle durch Dualitäten miteinander verbunden sind und möglicherweise einer grundlegenden M-Theorie entspringen) und nochmals einem Anstieg ab ca. 1998 (evtl. auch aufgrund der von Maldacena gefundenen ADS/CFT Dualität, einer Realisierung des sog. holographischen Prinzips).

Ab 2000 folgten dann Phasen des Rückgangs bzw. der Stagnation, ohne dass dabei eine echte Alternative aufgezeigt worden wäre. Inzwischen ist der Anteil der so betrachteten Veröffentlichungen wieder ca. auf dem Niveau von 1995 angelangt, auch wenn in Summe die Gesamtzahl der Veröffentlichungen deutlich darüber liegt.

[gradient]

Hallo Tom,

interessant. Kennst du das Buch von Lee Smolin "Die Zukunft der Physik"? Er betont darin immer wieder, wie sehr sich die Stringtheorie an den US-amerikanischen Lehrstühlen durchgesetzt hat, und dass man als theor. Physiker, der nicht daran arbeitet mehr oder weniger ausgelacht und gar ausgegrenzt werden würde...
Weißt du zufällig, ob sich Edward Witten noch eingehend mit der Stringtheorie beschäftigt, oder inzwschen auch andere Themen ins Auge fasst. Smolin schreibt, dass auf Konferenzen (angeblich) immer die Angst umgeht, dass Witten der Stringtheorie den Rücken kehren würde (und es wird auch immer gefragt "Was meint Ed Witten zu dem Problem?" ).
Manchmal wusste ich nicht so genau, ob Smolin mit seinen Beschreibungen übertreibt, oder ob es wirklich so ist.

[tomS]

Natürlich kenne ich das Buch; habe es mir vor ca. drei bis vier Jahren direkt nach dem Erscheinen zugelegt (war mein erster Gang in Houston: Buch kaufen, Kaffee kaufen - hätte fast den Anschlussflug verpennt :-) Ich hab' sogar mal irgendow hier im Forum darüber geschriebne (eine kurze Notiz, mehr nicht).

Smolin hat sicher nur teilweise recht, insbs. kann man die Situation in den USA nicht auf Deutschland übertragen (zumindest soweit ich das einschätzen kann). Aber in USA stimmt(e) das sicher! Einige Belege:

1) Peter Woit (ähnlich gelagertes Buch "Not even Wrong") wurde in seinem Web-Forum http://www.math.columbia.edu/~woit/wordpress/ übelst beschimpft

2) Lubos Motl ("the reference frame") sei als abstoßendes Beispiel eines wirklich üblen Denunzianten genannt: http://motls.blogspot.com/; lest euch spaßeshalber mal einige seiner Formulierungen durch ...
Aber Achtung: wenn ihr zuvor auf Peter Woits Seite wart, dann verwehrt euch Lubos euch den Eintritt: "Sorry but I really can't afford to share readers with that particular person who produces so many untrue statements and who parasites on the work of scientists. I've had huge problems with the people who were being sent from that website to my weblog. I apologize if you're not one of these aggressive and extremely ignorant problem-makers but there's no way to distinguish.
Virtually everything written on the blog you visited a minute ago is nonsense and virtually all contributors are crackpots. ..."

3) Ich habe in Physics-Forum "beyond the standard model" http://www.physicsforums.com/forumdisplay.php?f=66 zunächst privat bzgl. der Veröffentlichung meiner hier gezeigten Beiträge gefragt:
"Do you think it makes sense to post and discuss these findings?".
Die Antwort - wir stehen in einem echten Vertrauensverhältnis! - war:
"Tom, that's a delicate question. I'm glad you asked. My personal advice would be to say no. ... I think you are very well liked and respected at the Beyond forum. Pointing out the decline in string demographic indices might antagonize certain people needlessly."

4) Ich habe auch persönlich versucht, Kontakte zu knüpfen und eine neutrale Diskussion zu führen. Hier ein Zitat aus einer sehr wohlwollenden, langen e-Mail an mich (da ich z.Zt. keine Kontakt habe und auch aus bekannten Gründen ohne Angabe des Namens):
"Unfortunately I know of virtually no source where you can find straightforward explanations of what the problems with string theory are, and what the current state of research on them is ... Partly because of all the recent criticism of string theory, string theorists are in an extremely defensive state, with most of them unwilling to publicly discuss the issue other than to try and put the best possible face on the situation. ...
... there are lots of arxiv review articles, but I can't think of any that aren't tendentious, making no obvious distinction between what the author would like to be true and what is known to be true. The situation of string theorists refusing to distinguish conjecture from what is actually understood is an on-going scandal in my opinion, and at the root of the problems of the subject. It is extremely hard to figure out what is known and what isn't, and very often string theorists themselves are unaware of what the real situation is."

5) Eines meiner Lieblingsbeispiele ist die Aussage, dass die Stringtheorie in allen Ordnungen (g=2, 3, 4, ...) Störungstheorie endlich sei. Diese Aussage kann man von praktisch jedem Stringtheoretiker und in fast jedem Übersichtsartikel lesen, wobei Woit darauf hinweist, dass dies bisher lediglich eine Vermutung ist. Da kam mir folgende (sehr technische) Veröffentlichung gerade recht, in der die Konstruktion der Ordnung g=3 und 4 betrachtet (aber nicht abschließend geklärt) wird. D.h. die Stringtheorie behauptet, die Theorie sei endlich für g=2, 3, 4, ..., hat aber noch nicht einmal bewiesen, dass g=3 und 4 überhaupt mathematisch existieren!
http://arxiv.org/abs/0909.2118
Construction of chiral superstring measure
Francesco Dalla Piazza
(Submitted on 11 Sep 2009)
Abstract: The mathematically rigorous definition and construction of the amplitudes in superstring theory is still an open problem. Here, we describe some recent development in the construction of the superstring measures in $g=3,4$ and we point out some aspects that are not yet clear.

Ihr seht, dass das tatsächlich ein ganz ganz heißes Eisen ist!

[wilfried]

Tag zusammen

ich hatte neulich ein Gespräch mit Profs aus der physikalischen Fakultät und wir kamen beim Kaffee auf dieses Thema. Intressant ist, daß von deren Seite -Alter dieser Kollegn zwischen 45 und 65- einhellig kam:
eine Theorie hat nur ein begrenztes Leben, denn sie wird meist abgelöst durch eine neue Theorie sofern die zugehörige Theorie nicht duch Experimente erhärtert wird und sich damit zu einem festen Bestandteil des Wissens eingliedert.

Auch, wenn ich unsere verschiedenen Beiträge im Forum anschaue -ich habe viele dieser Beiträge deshalb nocheinmal überflogen- so klingt hier doch überall die Glocke, daß die Stringtheorie zwar eine phantasitische Leistung, ja einen Meilenstein in der Erforschung der ksomologischen und der astrophysikalischen Zusammenhänge darstellt, jedoch ist sie unzureichend.
Die Gründe sind vielschichtig, aber der Haupttenor ist:
diese Theorie ist zu kompliziert und mit ihren über 100 Lösungsmöglichkeiten stellt sie keine fundamentale Beschreibung dar.

Die Schleifenquantentheorie ist auch noch nicht das wirlich gelbe vom Ei. Zwar zeigt diese eine etwas bessere Durchdringung gerade der Frage nach der Gravitation, jedoch fußt sie auf rein (Differential-) geometrischen Ansätzen. Die eigentliche Physik dahinter beschreibt sich auch nicht scharf genug.

Aber es ist ein interessanter Weg.

Nur: Die Entwicklung einer "vernünftigen", geschlossenen Theorie ist auf diesem Sektor und mit der notwendigen Feinheit und Präzision so schnell sicherlich nicht machbar. Meine Überzeugung hier ist, daß noch einige Jahre oder gar Jahrzehnte vergenhen werden, bis es eine physikalische Beschreibung gibt, welche einen ersten echten Anspruch auch eine geschlossene Theorie erwarten lassen kann.

Gruß

Wilfried

[tomS]

Ich denke, der wesentliche Unterschied zu anderen Theorien ist, dass die Stringtheorie wesentlich ambitionierter angetreten ist, nämlich als eindeutige Theorie aller Wechselwirkungen - und dass es auch Anzeichen gab (gibt?), dass sie das leisten könnte: Gravitation ist enthalten, Symmetriestruktur ist sehr restriktiv, Standardmodell sollte grundsätzlich ableitbar sein, ... Ich denke, darüber brauchen wir nicht mehr zu diskutieren.

Daraus ergab sich der zweite Unterschied, nämlich dass sie eine Alleinvertretungsanspruch angemeldet und diesen faktisch über einen langen Zeitraum auch eingeräumt bekommen hat. Keine zweite Theorie daneben, praktisch alle jungen ambitionierten Wissenschaftler (in der theoretischen Hochenergiephysik) arbeiten in einem der Stringtheorie zumindest nahestehenden Bereich, vergleichsweise hohe Stellenzahlen und Forschungsgelder, ...

Der dritte Unterschied liegt eher in einer konzeptionellen Schwierigkeit begründet, nämlich der Tatsache, dass zum ersten Mal in der Geschichte eine Theorie entwickelt wurde, die langfristig (!) praktisch ohne herkömmliche experimentelle "Leitplanken" auskommen musste. Es ging im wesentlichen um die Reproduktion von bereits bekannten Fakten auf Basis neuer mathematischer Konzepte; kein einziges bekanntes Experiment fordert heute eine über das Standardmodell hinausgehende Theorie!

Strukturell steht die Theorie ungefähr da, wo die "alte QM" vor Heisenberg, Pauli und Schrödinger sich befand: ein Sammelsurium an Wissen, Rezepten, Ideen und Fakten ohne einen roten Faden. Damals gab es jedoch eine extreme Befruchtung zwischen Theorie und Experiment.

Die Stringtheorie versagte übrigens auf zweierlei Weise: zum einen kommt sie - was die Beschreibung der Faktenlage betrifft - nicht zum Punkt, zum Ziel. Zum anderen hält sie aber eben das Versprechen, eine mathematisch konsistentes, eindeutig definiertes System zu schaffen, auf erschreckende Weise nicht ein! Es ist ja so, dass sie gerade die Tugend der mathematischen Ästhetik und Eindeutigkeit auf erschreckende Weise verletzt. Sie versagt also gerade da, wo sie es eben nicht darf; wenn man schon keine experimentelle Prüfung hat, dann muss wenigstens die Struktur in sich klar sein.

Offensichtlich sind selbst die brilliantesten Köpfe (Witten!) nicht in der Lage, dieses Monster (eine neue Idee für das M in M-Theorie :-) zu zähmen - geschweige denn die Heerscharen der Lastesel, die eben ein paar dumme Rechnungen beisteuern dürfen, ohne das große ganze sehen zu können.

Es gibt einen Punkt, der mich sehr nachdenklich macht, nämlich die kritiklose Vorgehensweise vieler Stringtheoretiker. Wenn sie es schon nicht schaffen, zu zeigen, dass die Theorie richtig ist, dann würde ich wenigstens wissen wollen, warum sie falsch ist (OK, ist nicht von mir sondern von Feynman). Wir wissen es nicht! Wir haben nicht mal gelernt, ob - und wenn ja warum - die Theorie scheitert! Schlimmstenfalls ist sie richtig und wir sind nur zu dumm, das zu beweisen!

[AlTheKingBundy]

Ich kann Tom nur zu 100% zustimmen. Ich finde es sehr bedenklich, wie sich eine große Physikerschar über alle physikalischen Grundregeln hinwegsetzt, die einer Theorie eine Lebensberechtigung geben. Ich möchte diese nicht erneut zitieren, sie sind wohl jedem klar. Ich vermute, dass finanzielle Interessen dahinterstecken, was eine schlimme Fehlentwicklung in der Physik darstellt.

[wilfried]

Liebe Freunde

es ist doch unser "ALTES LIED", was Tom hier anspricht. Wir haben in diesem Forum viele Ecken der Stringtheorie betrachtet, diskutiert und versucht den Sinn zu ergünden...und immer wieder kamen wir auf den gleichen Schluß, den Tom und Al ja deutlich vertreten.

Ich finde es ist ein typisches Verhalten, das sich immer wieder so darstellt: es gint einflußreiche Leute, die einst ihre Meriten gesammelt habtten -zu Recht!- aber dieses dann nicht mehr weiter entwickelt haben und andere, neue Gedankengänge oder gar Kritiken -dies ist ja durchaus eine kontruktive Sache in der Wissenschaft!- eben nicht ertragen. Und weil diese Leute in gewissem Grade als Urgesteine behandelt werden, scheut sich die ganze Kollegenschaf, Ihnen Paroli zu bieten.

Soll heißen: wie in der Vergangenheit vielfach vorgekommen: die alte Garde muss erst aussterben, bevor das Neue tatsächlich Fuß faßt.

Gruß

Wilfried

[tomS]

string_theory.png

[tomS]

Stringtheorie - erlahmendes Interesse?

scheint wohl so zu sein sein; seit über drei Monaten kein Beitrag mehr ....

[gravi]

Es sieht ganz so aus, als wäre sie in diesem Forum nicht gerade zu Hause.

Aus unserer Fragenaktion ist bisher ja leider auch nicht allzuviel hervorgegangen.
Ob wir da vielleicht nochmals ansetzen sollten?

Gruß
gravi

[tomS]

wir sollten zumindest beobachten, ob sich was tut ...