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Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?

Jenseits des etablierten Standardmodells der Elementarteilchenphysik und der Allgemeinen Relativitätstheorie, d.h. Quantengravitation, Supersymmetrie und Supergravitation, Stringtheorien...
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seeker
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Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?

Beitrag von seeker » 22. Aug 2018, 16:31

Diesen Artikel hier habe ich neulich gelesen und fand ihn sehr interessant:

Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?
Ein angesehener Stringtheoretiker präsentiert eine spektakuläre These: Das elegante, zehndimensionale Weltmodell könnte inkompatibel mit unserem Universum sein.
https://www.spektrum.de/news/fuehrt-die ... nd/1584718

Daraus:
Ist die Stringtheorie falsch?

Sollte die Argumentation in Vafas Paper richtig sein, käme das einer Zeitenwende gleich. Denn dann müsste unser Kosmos entweder ganz anders sein als gedacht – oder aber die Stringtheorie wäre falsch.
Richtig, falsch... was würde "richtig" überhaupt bedeuten, so lange man es nicht empirisch prüfen kann? Ich frage an der Stelle viel lieber zunächst nach der Nützlichkeit einer Theorie. Der Nachweis von "falsch" wäre dabei natürlich nützlich, weil dann mehr Resourcen frei würden um andere Ansätze voranzutreiben. Aber so weit ist es ja noch lange nicht.
Das ist jedenfalls für mich etwas reißerisch formuliert, viel interessanter dabei ist für mich folgendes:
Eine Karte für das Sumpfland

Noch ist es zu früh zu sagen, ob die De-Sitter-Sumpfland-Vermutung und zukünftige Experimente wirklich die Stringtheorie widerlegen können.
Aus Sicht von Experten wäre es eine verblüffende Wendung: Seit den frühen 2000er Jahren gehen Physiker davon aus, dass die ambitionierte Theorie 10^500 verschiedene Vakua zulässt. Diese Entdeckung schien dem Traum, mit dem eleganten Regelwerk die Eigenschaften unseres Universums vorhersagen zu können, ein Ende zu machen. Stattdessen sah es so aus, als könnten fast alle denkbaren Beobachtungen im Einklang mit der Stringtheorie stehen, was es sehr schwer machen würde, ihre Vorhersagen mit Experimenten zu überprüfen.

Tatsächlich denken Vafa und andere Wissenschaftler bereits seit dem Jahr 2005 darüber nach, wie man die aus der Theorie sprudelnden Möglichkeiten eindämmen könnte. Schnell kamen sie auf die Idee, grundlegende Merkmale der Natur herauszuarbeiten, die unbedingt wahr sein müssen. Zum Beispiel formulierten sie die »schwache Gravitationsvermutung«, der zufolge die Gravitation immer die schwächste Kraft in einem logischen Universum sein muss. Auf dem Reißbrett entworfene Universen, deren Naturgesetze solche Anforderungen nicht erfüllen, werden aus der String-Landschaft verbannt und in den Sumpf geworfen.

Viele dieser Vermutungen über das Sumpfland haben sich gegen Angriffe durchgesetzt, und einige stehen heute »auf einem sehr soliden theoretischen Fundament«, sagt Hirosi Ooguri, ein theoretischer Physiker am California Institute of Technology und einer von Vafas ersten Mitarbeitern im Sumpfland. Die schwache Gravitationsvermutung zum Beispiel hat so viele Beweise angesammelt, dass man sie für allgemein gültig hält. Sie könnte also unabhängig davon gelten, ob die Stringtheorie etwas mit der Wirklichkeit zu tun hat.
...

Anstoß zum Handeln

Vafa hält derweil eine konzertierte Suche nach definitiv stabilen De-Sitter-Universen in der String-Landschaft für längst überfällig. Mit der Vermutung aus seinem Paper ziele er vor allem darauf ab, das Thema voranzutreiben. Seiner Ansicht nach hat Stringtheoretikern bisher der Antrieb gefehlt, ernsthaft darüber nachzudenken, ob ihr Werk unsere Welt beschreiben kann. Stattdessen hätten sie die Haltung eingenommen, dass sich unser Universum schon irgendwo in der Landschaft verberge, schließlich sei diese ja riesig. »Der Großteil der Community steht immer noch auf der Seite der De-Sitter-Konstruktionen«, sagte er. Dabei sei der Glaube weit verbreitet, dass es derartige Welten mit positiver Vakuumenergie in der Stringtheorie geben müsse, schließlich lebten wir ja selbst in einer.

Fest steht, dass die Vermutung des amerikanisch-iranischen Physikers die Forschergemeinschaft zum Handeln angeregt hat. Forscher wie Wrase suchen nach stabilen De-Sitter-Gegenbeispielen, während andere mit wenig erforschten Modellen der Quintessenz herumspielen. Vafa hingegen will wissen, ob seine Vermutung Bestand haben wird. »Wenn wir auf Beweise dafür oder dagegen hinarbeiten, kommen wir sicherlich voran«, sagt er.
D.h.: Über diese Idee der Eindämmung könnte man evtl. wirklich vorankommen, egal wie das dann ausgeht. Das ist insofern neu, als dass in der Richtung die fehlende Empirie seit einiger Zeit zu einer schwindenden Hoffnung führte, dass man hier irgendwann doch noch zu Potte kommen könnte.

Was haltet ihr von dieser Geschichte?
Grüße
seeker


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Re: Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?

Beitrag von Frank » 23. Aug 2018, 09:34

Wenn ich ehrlich bin hört sich das zwar sehr interessant an, aber da bin doch rettungslos überfordert ..... :shock:
Mit freundlichen Grüßen

Frank

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Re: Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?

Beitrag von seeker » 23. Aug 2018, 13:01

Falls es dich interessiert, können wir das Ding gerne Schritt für Schritt gemeinsam näher anschauen, soweit ich da im Rahmen meines Verständnisses helfen kann, wenn dabei dann noch mehr einsteigen würden, wäre es natürlich noch besser.
Aus meiner Sicht könnte das lohnenswert sein.
Grüße
seeker


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Re: Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?

Beitrag von Frank » 24. Aug 2018, 13:54

Gerne, dass interessiert mich, aber ich denke du musst bei mir da bei Adam und Eva anfangen..... :lol:
Mit freundlichen Grüßen

Frank

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Re: Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?

Beitrag von tomS » 26. Aug 2018, 10:30

Fakt ist folgendes:

Die Stringtheorie liefert quasi einen Baukasten für zig Theorien, die dem Standardmodell ähneln. Diese Theorien sind dabei jedoch nicht länger eigenständig und händisch konstruierte Theorien, sondern Lösungen einiger fundamentaler Gleichungen. Das ist so, wie wenn ich je chemischem Element und je Substanz (Wasser, Eis, Salz, Eisen, DNA, ...) eine eigene Theorie hätte und diese dann durch eine einzige ersetzen könnte, aus der all diese unverbunden Theorien automatisch hervorgingen (in diesem Beipsiel ist das natürlich der Fall, wir haben diese eine Theorie, nämlich das Standardmodell). Darüberhinaus liefert die Stringtheorie Argumente, warum nicht beliebige Theorien zulässig sind, sondern nur diejenigen, die sich mit den Prinzipien der Sringtheorie konstruieren lassen; alle anderen sind ausgeschlossen. Das ist zunächst mal ein gewaltiger Fortschritt.

Neben vielen anderen Probleme der Stringtheorie war es jedoch nie möglich, das Stamdardmodell exakt zu konstruieren. Man erhält nie die präzisen Teilchenmassen sondern immer Null - was für die Energieskala der Stringtheorie eine gute Näherung darstellt. Man erhält zu wenige oder zu viele Teilchen, man erhält meist Supersymmetrie, ... Darüberhinaus funktioniert dieser Baukasten sehr gut - wenn auch nicht mathematisch beweisbar - für eine negative kosmologische Konstante; evtl. auch ganz gut für Null. Nun wissen wir jedoch seit ca. 20 Jahren von der beschleunigten Ausdehnung des Universums und demnach von einer positiven kosmologischen Konstanten. Damit hatte die Stringtheorie riesige Probleme. Einige Jahre später wurde ein bahnbrechendes Paper de Sitter Vacua in String Theory veröffentlicht, das dafür dafür eine Lösung anbietet.

Neu ist:

Vafa et al. zweifeln an, dass die Mathematik dieses Papers und zig weiterer darauf aufbauender Veröffentlichungen richtig ist, d.h. sie bezweifeln, dass diverse darin enthaltene „physikalisch sinnvolle Voraussetzungen“ mathematisch korrekt sind, und behaupten letztlich, dass dieses gesamte Konstrukt kollabiert. D.h. sie vermuten, dass - möglicherweise- die Stringtheorie mit einer positiven kosmologischen Konstanten prinzipiell nicht funktionieren kann. Falls also tatsächlich eine positive kosmologische Konstante existiert, wäre die Stringtheorie tot - wir dürfen nicht vergessen, Vafa kann auch das nicht beweisen. Oder aber - falls wir an die Stringtheorie glauben möchten - wäre dies das Aus für eine positive kosmologische Konstante; eine Alternative müsste her.
Gruß
Tom

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Re: Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?

Beitrag von Timm » 27. Aug 2018, 11:13

tomS hat geschrieben:
26. Aug 2018, 10:30
Falls also tatsächlich eine positive kosmologische Konstante existiert, wäre die Stringtheorie tot - wir dürfen nicht vergessen, Vafa kann auch das nicht beweisen. Oder aber - falls wir an die Stringtheorie glauben möchten - wäre dies das Aus für eine positive kosmologische Konstante; eine Alternative müsste her.
Ich denke in einem solchen Fall vertraut man eher dem kosmologischen Standardmodell.

Es ist ja schon interessant, daß sich hier ein Paradigmenwechsel anbahnen könnte. Glaubst du, daß Vafa's These zumindest grundsätzlich beweisbar ist?

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Re: Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?

Beitrag von tomS » 27. Aug 2018, 11:51

Es gibt möglicherweise Alternativen zur kosmologischen Konstanten, z.B. Spielarten der Quintessenz, die tatsächlich mit der Stringtheorie vereinbar wären und für einen gewissen Zeitraum ununterscheidbar von der kosmologischen Konstanten wären.

Bzgl. Beweisen nun ich skeptisch. Wirklich bewiesen ist in der Stringtheorie m.W.n. so gut wie nix.
Gruß
Tom

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Re: Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?

Beitrag von gradient » 27. Aug 2018, 11:54

Hallo zusammen,

ich finde es interessant, dass Vafas Paper in der wissenschaftlich interessierten Öffentlichkeit schon solche Wellen schlagen. Wichtig, und stets zu betonen, ist, dass es sich bei Vafas Swampland-Kriterien lediglich um Hypothesen handelt, die anhand von Beispielen belegt sind. Die Hypothese sagt im Wesentlichen aus, dass

mit einer Zahl c, die Ordnung 1 ist (also 10 ist schon eher zu groß, 0.1 zu klein). Dabei ist ein Skalarfeld (das aus einer String-Kompaktifizierung entsteht), und das Potential mit Ableitung nach dem Skalarfeld. (Ergänzung: Diese Conjecture habe ich hier nur für den Fall eines einzelnen Modulus illustriert; eigentlich ist sie von Vafa allgemeiner formuliert und auf der LHS der Ungleichung würde der Gradient stehen.)

Wenn diese Hypothese wahr ist, wären die Konsequenzen drastisch: Man kann kein Vakuum mit (de Sitter Vakuum) haben, denn ein Vakuum setzt voraus (ein Vakuum ist ein Extremum eines Potentials; je nach Art des Extremums ist das Vakuum mehr oder weniger stabil). Die obige Ungleichung könnte also nicht erfüllt sein.

Mehr noch, Slow-Roll Inflation steht auch in Konflikt mit dieser Ungleichung, weil Slow-Roll Inflation benötigt.

Die Konsequenzen gehen aber noch weiter. In diesem Papier von Denef, Hebecker, Wrase

https://arxiv.org/abs/1807.06581

wird gezeigt, dass ein einfachstes Modell (Standardmodell + Quintessence) die Ungleichung um etwa 55 Größenordnungen verletzt. Nur wenn man beide Sektoren auf eine ganz bestimmte Weise koppelt, kann man dieses Problem beheben... Man kann also nicht unbedingt behaupten, dass ein Quintessence-Modell zur Beschreibung der beschleunigten Expansion des Universums im Hinblick auf die Hypothese problemlos ist.

Darüber hinaus argumentiert Joe Conlon (Erfinder des Large Volume Scenarios als Alternative zur Konstruktion von de Sitter Vakua in String Theory à la KKLT; KKLT ist das verlinkte Paper von Tom), dass Vafas Hypothese, sofern richtig, sogar supersymmetrische AdS Vakua verbietet (zumindest für bestimmte Konstruktionen wie KKLT):

https://arxiv.org/abs/1808.05040

Dass Vafas Paper schon fast 30 Mal zitiert wurde und u.a. oben genannte Reaktionen/Paper auslöst, zeigt die Hitzigkeit der Debatte. Es ist mitnichten alles geklärt. Insbesondere ist es viel zu früh, String Theory, oder auch nur die String Landscape und darunter Modelle wie KKLT jetzt schon zu verwerfen. Die Gültigkeit von Vafas Ungleichung ist noch unklar, und muss noch viel besser verstanden werden. Insgesamt freut mich an der Debatte, dass jetzt endlich durchdringt, dass die oft zitierten 10^500 String-Vakua eben nicht völlig beliebig sind und man damit jede Art von Physik beschreiben könne. Im Gegenteil, die Vakua erfüllen offenbar bestimmte Regeln, die es besser zu verstehen oder noch zu finden gilt. (Eine andere, hier bereits diskutierte Regel wäre die Weak Gravity Conjecture - auch da war Vafa am Werk.) Insbesondere zeigt sich dadurch, dass String Theory nicht grundsätzlich untestbar ist. (Genau das wird ja von Leuten wie Woit usw. ständig und penetrant behauptet.)

Beste Grüße
Patrick

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Re: Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?

Beitrag von tomS » 29. Aug 2018, 09:15

Es zeigt sich jedoch - leider - auch, dass wissenschaftliche Strenge nicht wirklich ernst genommen wurde.

Ja, es existieren diverse Indizien für die Endlichkeit der Amplituden, für Dualitäten, für AdS/CFT, für KKLT, aber eben keine Beweise. Es ist auch nicht notwendig, in einer praktisch funktionierenden Theorie alles mathematisch strikt beweisen zu können, denn das physikalische Funktionieren der Theorie ist zumeist ausreichend. In einer nicht praktisch sondern nur potentiell funktionierenden Theorie wie der Stringtheorie muss man - mangels experimenteller Überprüfbarkeit - größeren Wert auf mathematische Strenge legen. Bsp. KKLT und dS: man hätte seit 1998 an einem strengen Beweis der Verträglichkeit oder Unverträglichkeit der Stringtheorie mit dS arbeiten müssen; stattdessen ist die überwiegende Mehrzahl der Physiker damit beschäftigt, Indizien zu produzieren und diese als Wahrheit zu verkaufen.

Woit und Smolin kritisieren auch das, und zwar in Teilen zu recht. Nun kann man dem entgegenhalten, dass dank Vafa et al. jetzt eine gewisse „Selbstreinigung“ stattfindet. Ich habe dennoch den Eindruck, dass die Idee, die Stringtheorie könnte schlicht falsch sein, eine nicht zu unterschätzende Idee ist. Die Physiker, die sich über Woit et al. beklagen, haben übersehen, was eigtl. ihre ureigenste Aufgabe wäre, nämlich zu versuchen, ihre Theorie zu erproben d.h. zu falsifizieren, nicht, sie zu „retten“. Dass sie letzteres tun und ersteres lassen, weil „es schon irgendwie in die Theorie passen wird“, ist ihr Versäumnis, und darauf wird zurecht hingewiesen.

******

Zwei Beispiele, dass auch Stringtheoretiker selbst ernste Zweifel haben:

Ich verfolge seit Jahren die jährlichen String-Konferenzen. 2009 hat David Gross, einer der maßgeblichen Forscher auf dem Gebiet der Stringtheorie, einen Plenarvortrag zu Status und offenen Punkten gehalten. Der Vortrag ist einigermaßen kritisch bzgl. des Forschungsgebietes und für mich ein Meilenstein.

http://strings2009.roma2.infn.it/talks/ ... ings09.pdf
http://www.ift.uam.es/strings07/040_sci ... /gross.pdf

Hier die wesentlichen Punkte:

WHAT IS STRING THEORY?
This is a strange question since we clearly know what string theory is to the extent that we can construct the theory and calculate some of its properties. However our construction of the theory has proceeded in an ad hoc fashion, often producing, for apparently mysterious reasons, structures that appear miraculous. It is evident that we are far from fully understanding the deep symmetries and physical principles that must underlie these theories. It is hoped that the recent efforts to construct covariant second quantized string field theories will shed light on this crucial question.

We still do not understand what string theory is.
We do not have a formulation of the dynamical principle behind ST. All we have is a vast array of dual formulations, most of which are defined by methods for constructing consistent semiclassical (perturbative) expansions about a given background (classical solution).

What is the fundamental formulation of string theory?

WHAT IS MISSING ?
Perhaps “String theory” is like quantum field theory - a framework and not a definitive theory.
Perhaps we are missing a fundamentally new principle of symmetry, of dynamics, of consistency, .... that leads to a unique solution --- not a “vacuum” but a space-time, a cosmology.


Das ist nun fast zehn Jahre her; ich kenne keine Antwort auf diese Fragen!

******

Dann gibt es eine sehr empfehlenswerte Webseite von Urs Schreiber, auf der auch kritische Aussagen zum ggw. Status zu finden sind.

http://ncatlab.org/nlab/show/string+the ... redictions

Hier die wesentlichen Kritikpunkte:

While the string perturbation series is a well-defined expression analogous to the Feynman perturbation series, by itself it lacks a conceptual property of the latter: the Feynman perturbation series is known, in principle, to be the approximation to "something", namely to the corresponding complete hence non-perturbative quantum field theory. The idea is that the string perturbation series is similarly the approximation to something, to something which would then be called non-perturbative string theory, but that something has not been identified.

...

Therefore if the qualification “perturbative”/“non-perturbative” is suppressed, then the term “string theory” is quite ambiguous and has frequently led to misunderstanding. Perturbative string theory is a well defined and formally suggestive variant of established perturbation theory in QFT. Non-Perturbative string theory on the other hand is a hypothetical refinement of this perturbative theory of which there are maybe some hints, but which by and large remains mysterious, if it exists at all.

...

There are various hints ... that all perturbative superstring theories ... have a joint strong coupling non-perturbative limit whose low energy effective field theory description is 11-dimensional supergravity and which reduces to the various string theories by Kaluza-Klein compactification on an orientifold torus bundle, followed by various string dualities. Since the string itself is thought to arise from a membrane/M2-brane in 11-dimensions after double dimensional reduction this hypothetical theory has been called “M-theory” short for “membrane theory”; e.g. in Hořava-Witten 95:

"As it has been proposed that the eleven-dimensional theory is a supermembrane theory but there are some reasons to doubt that interpretation, we will non-committally call it the M-theory, leaving to the future the relation of M to membranes."

The “reasons to doubt” that interpretation is that the M2-brane certainly does not support a perturbation theory the way that the superstring does. This is part of the reason why the actual nature of “M-theory” remains mysterious.

...

As mentioned before, there is the idea that perturbative string theory is indeed the perturbative approximation to an as-yet unknown non-perturbative string theory. To the extent that this is true, the dependence of the string perturbation series on the choice of “background” should be of the same superficial nature as it is for traditional perturbative QFT. But this remains a conjecture.


(Hervorhebungen von mir)

******

Letzter Punkt, ähnlich wie KKLT, evtl. sogar virulenter:

Man spricht ganz pauschal von der Endlichkeit der Stringtheorie - im Gegensatz zur Quantenfeldtheorie mit ihren Unendlichkeiten. Dazu existiert m.W.n. kein Beweis!

1) Die Endlichkeit gilt sicher für die rein bosonische Theorie je Amplitude, d.h. je Genus. Die Endlichkeit der gesamten Störungsreihe - also der Summe über alle Amplituden - ist unbewiesen. Damit ist die Stringtheorie hier nicht wesentlich besser als die Quantenfeldtheorie, denn auch da ist die Endlichkeit jeder Amplitude nach Renormierung gesichert.

2) Der Beweis kann nicht geführt werden für die Superstringtheorie, da - m.W.n. - die Definition des Maßes je „Genus“ im Superraum für beliebigen Genus schlicht nicht existiert.

Wir haben also wieder Indizien statt Beweise. Wir haben natürlich auch Indizien, dass eine nicht-perturbation Definition der Stringtheorie - für die wir Indizien haben - die Lösung bringen könnte. Nun haben wir jedoch auch Indizien, dass dies gerade nicht der Fall ist. Fakt ist jedoch, dass insbs. (2) für jede nicht-perturbative Lösung z.B. gem. KKLT wiederum funktionieren müsste, was man ohne Konstruktion eines Maßes im Superraum nicht beweisen kann. Das Fehlen dieses Beweises ist seit Jahzehnten virulent.

******

M.E. benötigen wir noch viel mehr Vafas, um mit diesen Indizienketten - die diverse schwache Glieder haben - aufzuräumen. Anstatt also weitere Indizien zu beschaffen, warum diese wunderbare Theorie funktionieren könnte - ja funktionieren muss - wäre es an der Zeit, die wesentlichen Schwachpunkte in Angriff zu nehmen.
Gruß
Tom

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Re: Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?

Beitrag von seeker » 29. Aug 2018, 13:05

gradient hat geschrieben:
27. Aug 2018, 11:54
Insbesondere zeigt sich dadurch, dass String Theory nicht grundsätzlich untestbar ist. (Genau das wird ja von Leuten wie Woit usw. ständig und penetrant behauptet.)
Das ist die Hoffnung und gerade das ist für mich interessant an Vafas Ansatz: schon mit mathematischen Mitteln aus der Unzahl der Stringtheorie-Varianten wenigstens die meisten per Nachweis der Inkonsistenz zu unserem Universum falsifizieren zu können. Das brächte Fortschritt, wenn das gelänge.
tomS hat geschrieben:
29. Aug 2018, 09:15
M.E. benötigen wir noch viel mehr Vafas, um mit diesen Indizienketten - die diverse schwache Glieder haben - aufzuräumen.
Das erscheint schlüssig.

Denn:
tomS hat geschrieben:
29. Aug 2018, 09:15
Anstatt also weitere Indizien zu beschaffen, warum diese wunderbare Theorie funktionieren könnte - ja funktionieren muss -
das ist Politik: Anhänger gewinnen
tomS hat geschrieben:
29. Aug 2018, 09:15
wäre es an der Zeit, die wesentlichen Schwachpunkte in Angriff zu nehmen.
das ist Wissenschaft: falsifizieren, aussortieren

Mal noch eine ganz blöde Frage:

Nehmen wir an die Stringtheorie bzw. eine bestimmte Variante davon wäre korrekt, im Sinne von 'zu unserem Universum passend' und wir würden sie finden...
1) Woran würden wir das merken können, dass wir sie gefunden haben? Mit welcher Sicherheit?
2) Was hätten wir dann genau in der Hand?
3) Was hätten wir davon? (Nutzen?)

...also unter Anbetracht der Tatsache, dass die wesentlichen dort behandelten Energiebereiche technisch wie messtechnisch sowas von völlig unzugänglich sind, dass man dafür eigentlich ein neues Wort prägen müsste, um das auszudrücken. Und dass daher empirisch nur allerhöchstens sehr indirekte Indizien gefunden werden können. Problem: Interpretationsspielraum, Unsicherheit bezüglich der rechten Interpretation und Einordnung von indirekten Befunden - je indirekter, desto stärker.
Und praktisch gesehen würde man doch wohl dennoch mit Standardmodell und ART weiterrechnen, weil prima funktionierend, handhabbarer und einfacher zu rechnen (wobei auch die oft schon mehr als schwer genug sind)?
Grüße
seeker


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Re: Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?

Beitrag von tomS » 30. Aug 2018, 08:19

seeker hat geschrieben:
29. Aug 2018, 13:05
1) Woran würden wir das merken können, dass wir sie gefunden haben? Mit welcher Sicherheit?
2) Was hätten wir dann genau in der Hand?
3) Was hätten wir davon? (Nutzen?)
(3) Wir wüssten mit ziemlicher Sicherheit, dass eine vereinheitlichte Theorie existiert, aus der alle bekannten Wechselwirkungen, Teilchensorten u.a. abgeleitet werden kann, und die wohl als abgeschlossen gelten kann, d.h. die auf alle Energiebereiche, Längenskalen und Phänomene anwendbar ist. Es gäbe also nichts „jenseits der Stringtheorie“.

Insbs. würden wir die Struktur und den Ursprung supersymmetrischer Eichtheorien besser verstehen. Die Stringtheorie würde uns präzise sagen, welche Eichtheorien aus ihr folgen, also zulässig sind. Heute können wir unendlich viele verschiedene Eichtheorien konstruieren, die zumindest im selben Sinne wir die QCD asymptotisch frei und störungstheoretisch renormierbar sind. Die Stringtheorie würde einen vereinheitlichten Rahmen für - im besten Fall endlich viele - Eichtheorien mit konsistent gekoppelter Gravitation plus ggf. weitere Felder (Dilaton, higgs-artige, ...) sowie Brechung der Supersymmetrie liefern. Und diese Theorien wären endlich, nicht nur renormierbar.

Der Nutzen wäre jedoch nur dann wirklich gegeben, wenn die Stringtheorie weitere essentielle Problem tatsächlich lösen würde und nicht nur die Idee einer Lösung vermittelt. Prominentes Beispiel ist eine vernünftige Berechnung der Massen der Teilchen. Heute liefern die Näherungen der Stringtheorie für alle leichten Teilchen immer exakt die Masse Null. Das ist angesichts der Planckskala, die ca. 16 Größenordnungen oberhalb der top-Quark-Masse liegt, sicher eine vernünftige Näherung; angesichts der Tatsache, dass zwischen der Masse des top-Quarks und der des Elektron-Neutrinos auch ca. 11 Größenordnungen liegen, ist die Näherung jedoch ziemlich unbefriedigend.

Ein weiteres prominentes Problem wäre die klare Vorhersage, wie die Supersymmetrie genau gebrochen ist. Da wir sie am LHC nicht beobachten, muss sie bei vergleichsweise hohen Energien gebrochen sein, und das macht sie inzwischen sehr unattraktiv, da die Mechanismen zur Brechung extrem komplex und hässlich werden.

Mit anderen Worten, wir hätten neue, testbare Vorhersagen im experimentell zugänglichen Bereich.

(2) Genau kann das keiner sagen. Vermutlich wäre es eine Handvoll Formeln und Prinzipien, aus denen (3) folgen würde. Heute stimmen alle darin überein - s.o. Gross - dass wir diese einfache mathematische Struktur, wie wir sie von etablierten Theorien kennen, noch nicht kennen. Einige sind sogar der Meinung, dass wir sie prinzipiell nicht haben können, d.h. dass es für all diese dualen Theorien nie eine einfache und vereinheitlichte Darstellung geben kann, sondern dass wir damit leben müssen, in unterschiedlichen Sektoren der Theorie immer auch unterschiedliche Darstellungen verwenden zu müssen und deren Äquivalenz bzw. Dualität in bestimmten Bereichen immer wieder neu beweisen zu müssen.

(1) Wir würden das anhand vernünftiger Lösungen im Sinne von (3) erkennen.
Gruß
Tom

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Re: Führt die Stringtheorie ins Sumpfland

Beitrag von tomS » 1. Sep 2018, 10:09

Nicht-mathematisch, dennoch etwas kompliziert, aber lesenswert:

https://motls.blogspot.com/2018/08/team ... 4066535117
https://motls.blogspot.com/2014/11/an-e ... sible.html

Wir stecken da mitten in einem interessanten Diskurs - offensichtlich seit einigen Jahren.
Motl hat geschrieben:It seems as if string theory is allergic to de Sitter vacua. Consider the following: any grad student can find an anti-de Sitter solution in string theory. Why not de Sitter? All claimed de Sitter solutions are always rather phenomenological in the sense that the cosmological constant is small compared with the KK scale. I guess we better first try to find unphysical dS vacua. Say a six-dimensional de Sitter solution with large cosmological constant. But we cannot, or nobody ever did this. Strange, right? Many say: "you just have to work harder". That ‛harder′ always implies ‛less explicit′ and then suddenly a landscape of de Sitter vacua opens up. I doubt that seriously, maybe it just means we are sweeping problems under the carpet of effective field theory?

I hope I have been able to convince you that the search for de Sitter vacua is tough if you want to do this truly top-down. The most popular construction method, the KKLT anti-brane uplifting, has a surprise: a singularity in the form of a diverging flux density. It sofar persistently survives all attempts to resolve it. This divergence is however resolved when you are willing to accept that the de Sitter vacuum is not meta-stable but instead a solution with decaying vacuum energy. Does string theory want to tell us something deep about quantum gravity?
Gruß
Tom

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Re: Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?

Beitrag von tomS » 2. Sep 2018, 22:36

Wen‘s interessiert, der darf sich die Talks
1) von Thomas van Riet, Status of KKLT, http://scgp.stonybrook.edu/video_portal ... hp?id=3730
2) sowie von Cumrun Vafa, A Review auf String Theory Swampland, http://scgp.stonybrook.edu/video_portal ... hp?id=3711
reinziehen.

(1) ist technisch. Die Reaktion von Arthur Hebecker gegen Ende - ca. 1:30 - ist auf jeden Fall bemerkenswert; auch Woit schreibt darüber: http://www.math.columbia.edu/~woit/wordpress/?p=10486
In (2) findet Vafa zu Beginn sehr klare Worte bzgl. der erheblichen Probleme, die die Theorie hat.
Gruß
Tom

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Re: Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?

Beitrag von seeker » 4. Sep 2018, 08:59

Danke für die Beiträge.
Das ist nun z.T. auch zu hoch für mich, aber ich entnehme dem, dass hier intensiv diskutiert wird.
Das ist gut und interessant. Ich hoffe, dass daraus ein Vorankommen resultiert.

Ich entnehme dem auch, dass nunmal irgendwo auch immer die Politik mitspielt: Es wird sich auch Gedanken um so Dinge wie Reputation gemacht.
Das ist menschlich. Die gesellschaftlich-strukturelle Einbettung der Wissenschaft bzw. des Wissenschaftsbetriebs ist nunmal in menschlichen Gesellschaften auch wichtig und zu berücksichtigen.
Grüße
seeker


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Re: Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?

Beitrag von seeker » 4. Sep 2018, 09:08

tomS hat geschrieben:
30. Aug 2018, 08:19
Mit anderen Worten, wir hätten neue, testbare Vorhersagen im experimentell zugänglichen Bereich.
Das halte ich für möglich, dass man dieses Ziel erreicht.
Ich befürchte nur, dass auch dann die Empirie keine genügend eindeutigen, klaren Befunde liefern können wird, eher nur wenige sehr indirekte Indizien - es wird an der Front ja seit Jahrzehnten schon alles immer indirekter, statistischer und damit unsicherer, Sigma 5 hin oder her.
D.h. man wird m.E. auch dann nie genügend sicher sein können, dass das wirklich passt, was immer Raum für Alternativen offenhalten wird.
Grüße
seeker


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Re: Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?

Beitrag von tomS » 4. Sep 2018, 10:14

seeker hat geschrieben:
4. Sep 2018, 08:59
Es wird sich auch Gedanken um so Dinge wie Reputation gemacht.
Bingo!

Bitte schau’ in den o.g. Vortrag bei ca. 1 h 30 rein. Aus dem Auditorium kommt genau dazu eine heftige Diskussion. Oder schau‘ bei Woit rein, er hat das netterweise aufgeschrieben :-)

Woit ist allerdings der Meinung, dass die Diskussionspartner inkl. Vafa die falschen Schlüsse ziehen.
Gruß
Tom

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Re: Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?

Beitrag von tomS » 4. Sep 2018, 10:31

seeker hat geschrieben:
4. Sep 2018, 09:08
tomS hat geschrieben:
30. Aug 2018, 08:19
Mit anderen Worten, wir hätten neue, testbare Vorhersagen im experimentell zugänglichen Bereich.
Das halte ich für möglich, dass man dieses Ziel erreicht.
Ggw. ist man davon weit entfernt.
seeker hat geschrieben:
4. Sep 2018, 09:08
Ich befürchte nur, dass auch dann die Empirie keine genügend eindeutigen, klaren Befunde liefern können wird, eher nur wenige sehr indirekte Indizien - es wird an der Front ja seit Jahrzehnten schon alles immer indirekter, statistischer und damit unsicherer, Sigma 5 hin oder her.
Das ist keine Frage von 5 Sigma.

Die Vorhersage der Stringtheorie wäre nicht unbedingt die präzise Masse eines Teilchens, sondern die Vorhersage vollständiger Strukturen, d.h. z.B. eine Klasse von Theorien X mit Symmetriegruppen GX die alle die Symmetriegruppe GSM des Standardmodells enthüllt. Damit folgen alle Teilchen in GSM mit „diskreten Eigenschaften“ wie Spin, Isospin/Flavor, Ladungen inkl. SUSY-Ladungen, Kopplungen = welches Teilchen koppelt an welches andere, ...

Natürlich ist es eine Sisyphusarbeit, diese erlaubten Symmetriegruppen GX aus der Stringtheorie abzuleiten und an Beschleunigern - die noch zu konstruieren wären - zu testen. Aber die Ergebnisse wären dann nicht „ich habe da ein skalares Teilchen der Masse M“ sondern „ich habe diese Teilchen A, B, C, ... mit Eigenschaften ...“. Das wäre viel umfassender.

Wir kennen das ansatzweise aus dem Standardmodell. Als das erste Teilchen der dritten Generation gefunden wurde, war damit die Struktur der gesamten dritten Generation für Leptonen wie tau, tau-Neutrino und bottom- und top-Quarks vollständig festgelegt, d.h. elektrische Ladung, Spin, schwacher Isospin und Hyperladung für alle Teilchen der dritten Generation (mit Ausnahme der Masse).

Aber wie gesagt, davon ist man noch weit entfernt.
Gruß
Tom

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Re: Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?

Beitrag von seeker » 5. Sep 2018, 13:29

tomS hat geschrieben:
4. Sep 2018, 10:14
Bitte schau’ in den o.g. Vortrag bei ca. 1 h 30 rein. Aus dem Auditorium kommt genau dazu eine heftige Diskussion. Oder schau‘ bei Woit rein, er hat das netterweise aufgeschrieben :-)
Ja, hab ich gatan. :)
Ich wusste gar nicht, dass die Stringtheorie in Europa einen so schlechten Stand hat.
tomS hat geschrieben:
4. Sep 2018, 10:31
Die Vorhersage der Stringtheorie wäre nicht unbedingt die präzise Masse eines Teilchens, sondern die Vorhersage vollständiger Strukturen, d.h. z.B. eine Klasse von Theorien X mit Symmetriegruppen GX die alle die Symmetriegruppe GSM des Standardmodells enthüllt. Damit folgen alle Teilchen in GSM mit „diskreten Eigenschaften“ wie Spin, Isospin/Flavor, Ladungen inkl. SUSY-Ladungen, Kopplungen = welches Teilchen koppelt an welches andere, ...
OK
tomS hat geschrieben:
4. Sep 2018, 10:31
Wir kennen das ansatzweise aus dem Standardmodell. Als das erste Teilchen der dritten Generation gefunden wurde, war damit die Struktur der gesamten dritten Generation für Leptonen wie tau, tau-Neutrino und bottom- und top-Quarks vollständig festgelegt, d.h. elektrische Ladung, Spin, schwacher Isospin und Hyperladung für alle Teilchen der dritten Generation (mit Ausnahme der Masse).
Inwiefern? Theoretisch war die Struktur festgelegt, aber praktisch war sie mit dem ersten Teilchen noch nicht bestätigt. Ich würde doch meinen, dass man erst dann sicher wusste, dass das wirklich so ist, dass diese Struktur tatsächlich vorliegt, als man das alles auch für das letzte Teilchen auch so empirisch bestätigt hatte und außerdem nur genau das finden konnte.

(Wobei der Fortschritt beim Finden des ersten Teilchens aus der Theorie-Vorhersage natürlich auch darin lag, dass man nun wusste, wo und wie man weiter suchen sollte. Das funktioniert natürlich nur dann, wenn die Theorie schon so weit entwickelt ist, dass sie keine zu großen Freiheiten in ihrer konkreten Einstellung/Formulierung mehr kennt. Bei der Stringtheorie scheint mir das auch noch Zukunftsmusik zu sein. Ich denke, viel dringender bräuchte man im Moment weitere empirische Befunde, um die Einstellmöglichkeiten der Theorie erst einmal auf ein vernünftiges Maß eingrenzen zu können; wenn das unterstützend auch auf rein theoretischem Swampland-Weg gehen sollte, umso besser, so die Hoffnung.)

Ich denke dieselbe Situation hätten wir bei der Stringttheorie auch: Vorhersagen von kompletten Strukturen sind erst dann wirklich bestätigt, wenn sie komplett empirisch bestätigt werden konnten.
Ich glaube das ist die besondere Schwierigkeit bei solchen Theorien: Es besteht zwar vielleicht noch Hoffnung, dass man sie irgendwann in kleinen Teilen empirisch bestätigen bzw. stützen kann, aber eine komplette Bestätigung aller Ableitungen der Theorie scheint für alle Zeit illusorisch zu sein - die Energiebereiche sind einfach zu hoch.
D.h.: Das Finden von Hinweisen/Indizien, die die Stringtheorie stützen scheint nicht ganz ausgeschlosen (z.B. vielleicht in der CMB oder sonstwo), aber eine komplette empirische Absicherung -realistisch betrachtet- eben schon.

Und damit stellt sich die Frage, welchen Nutzen eine Theorie hat, von der wir heute schon mit hoher Sicherheit wissen, dass sie empirisch niemals zufriedenstellend abgesichert werden können wird?

Ich gehe dabei nicht soweit zu sagen, dass kein Nutzen vorläge, ich sage nur, dass diese Frage und die Antworten darauf wichtig sind.
Grüße
seeker


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Re: Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?

Beitrag von tomS » 5. Sep 2018, 22:12

Bzgl. der empirischen Testbarkeit hast du natürlich recht.

Aber weiter oben hast du mich ja gefragt, was wir von einer solchen Theorie hätten, wenn sie denn umfassend ausgearbeitet vorliegt.

Das wäre ähnlich wie bei einem Puzzle:

Beim Standardmodell folgt aus diversen Puzzleteilen ein grobes, löchriges Bild, wobei man sukzessive weitere notwendige Puzzleteile suchen muss - nicht alle Puzzleteile sind in der Packung; und für viele Teile kannst du die Farbe aus dem Puzzle nicht bestimmen - du musst immer in der Natur nachschauen.

Bei der Stringtheorie - in der endgültigen Version- bekommst du zunächst mal nicht ein Puzzle, sondern alle! Beim Öffnen einer Packung sowie nach einigen wenigen Puzzleteilen folgt dann aber automatisch fast das gesamte Puzzle, du bist schnell fertig ...

... wenn die Theorie umfassend ausgearbeitet vorliegt.

Aber klar, angenommen, die Puzzles zeigen Abbildungen diverser Landschaften mit Bergen, Flüssen, Küsten, Häusern, ... auf ganz unterschiedlichen Planeten: herausfinden, ob es diese Landschaften etc. tatsächlich gibt musst du schon selbst. Du kannst dir aber sicher sein, dass es keine Landschaften gibt, zu denen es nicht auch Puzzles gibt!

... wenn die Theorie umfassend ausgearbeitet vorliegt.
Gruß
Tom

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Re: Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?

Beitrag von seeker » 6. Sep 2018, 00:29

Ja, ok. Danke.

Ich meine, ich versuche hier auch ein besseres Verständnis auf die Frage zu finden: "Was dürfen wir hoffen?"
Angewendet hier: Was dürfen wir von modernen Theorien jenseits des Standardmodells erhoffen, was nicht?

Irgendwie scheint es da halt immer darauf hinauszulaufen, dass man aus der Richtung zwar schon auf nützliche Fortschritte hoffen darf, dass das aber irgendwie nicht ganz das sein wird, was wir gerne hätten, nämlich eine auch empirisch extrem gut abgesicherte, verständliche, sparsame und handhabbare, sehr konkrete 'Theorie von allem' - nein, im Grunde, besser gesagt eine 'Geschichte von allem'. Denn darum gehts uns Menschen im Kern letztlich zuallererst: um Geschichten, wir sind Homo Narrans, alles andere ist meist irgendwo Mittel zum Zweck.
Denn: Warum wollen wir wissen? Damit wir uns Geschichten erzählen können!
(Es gibt noch andere Gründe dafür, wie der Wunsch nach Kontrolle, Macht und Sicherheit, aber das ist einer der wichtigsten davon.)
tomS hat geschrieben:
5. Sep 2018, 22:12
Bei der Stringtheorie - in der endgültigen Version- bekommst du zunächst mal nicht ein Puzzle, sondern alle! Beim Öffnen einer Packung sowie nach einigen wenigen Puzzleteilen folgt dann aber automatisch fast das gesamte Puzzle, du bist schnell fertig ...
Vielleicht, vielleicht auch nicht. Da bin ich nicht sicher, nämlich dann nicht, wenn 1 Milliarde verschiedene Puzzels zu den empirischen Befunden passen. Was nützt es sagen zu können: "Die Stringtheorie ist zur Natur passend!" wenn man nicht sagen kann, welche Variante aus diesem Meer der Möglichkeiten die Richtige ist? Ich glaube -bis ich vom Gegenteil überzeugt werde- nicht, dass aus den wenigen Puzzleteilen, die empirisch eines Tages vielleicht abgesichert werden könnten genau nur auf die 'eine allseligmachende richtige Variante' geschlossen werden können wird.
tomS hat geschrieben:
5. Sep 2018, 22:12
Du kannst dir aber sicher sein, dass es keine Landschaften gibt, zu denen es nicht auch Puzzles gibt!
Ist das so? Warum? Weil wir 10^500 Puzzles zur Verfügung haben? Na und?
Und wie wollten wir das sicher wissen, dass nicht doch noch passendere Theorien zur Natur existieren und dass nicht doch noch künftige empirische Befunde kommen können, die zu keinem dieser String-Puzzels recht passen?
Grüße
seeker


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Re: Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?

Beitrag von tomS » 6. Sep 2018, 02:05

seeker hat geschrieben:
6. Sep 2018, 00:29
tomS hat geschrieben:
5. Sep 2018, 22:12
Bei der Stringtheorie - in der endgültigen Version- bekommst du zunächst mal nicht ein Puzzle, sondern alle! Beim Öffnen einer Packung sowie nach einigen wenigen Puzzleteilen folgt dann aber automatisch fast das gesamte Puzzle, du bist schnell fertig ...
Vielleicht, vielleicht auch nicht. Da bin ich nicht sicher, nämlich dann nicht, wenn 1 Milliarde verschiedene Puzzels zu den empirischen Befunden passen.
Du hast mit deinem Einwand recht, aber das hatte ich nicht gemeint. Es ging mit nicht um alle Puzzles, sondern nur um eines: Beim Öffnen einer Packung sowie nach einigen wenigen Puzzleteilen folgt dann aber automatisch, dass dieses eine ganz schnell komplett fertig ist.
seeker hat geschrieben:
6. Sep 2018, 00:29
tomS hat geschrieben:
5. Sep 2018, 22:12
Du kannst dir aber sicher sein, dass es keine Landschaften gibt, zu denen es nicht auch Puzzles gibt!
Und wie wollten wir das sicher wissen, dass nicht doch noch passendere Theorien zur Natur existieren und dass nicht doch noch künftige empirische Befunde kommen können, die zu keinem dieser String-Puzzels recht passen?
Auch da muss ich präzisieren. Natürlich könnte die Stringtheorie falsch sein. Aber um zu prüfen, ob sie falsch ist, musst du lediglich genau die Puzzles betrachten, die sie dir gibt, keine anderen. Und wenn sie denn fertig formuliert ist, dann sollte das ziemlich restriktiv sein, weil sie eben das Sumpfgebiet ausschließt.

Das Problem, dass du die experimentellen Tests praktisch nicht durchführen kannst, ist nicht die Schuld der Stringtheorie.

Wenn dir ein Puzzlehersteller sagt „dieses Puzzle zeigt die Landschaft um Rungholt“, dann ist es nicht seine Schuld - oder die des Puzzles - dass du kein Boot hast, um hinzufahren.
Gruß
Tom

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Re: Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?

Beitrag von gradient » 6. Sep 2018, 23:58

Hallo zusammen,

jetzt melde ich mich aus dem Urlaub zurück und möchte mich kurz einklinken. Bitte beachtet, dass es sich bei Vafa’s Conjectures eben nur um Vermutungen handelt, die meines Erachtens – zumindest derzeit – wesentlich weniger fundiert sind, als eine Vielzahl anderer Resultate in Stringtheorie (einige hat Tom ja schon genannt).

Daher stimme ich der Aussage
Tom hat geschrieben: M.E. benötigen wir noch viel mehr Vafas, um mit diesen Indizienketten - die diverse schwache Glieder haben - aufzuräumen. Anstatt also weitere Indizien zu beschaffen, warum diese wunderbare Theorie funktionieren könnte - ja funktionieren muss - wäre es an der Zeit, die wesentlichen Schwachpunkte in Angriff zu nehmen.

so nicht zu. Denn Vafas „Angriff“ auf KKLT et al. ist ja gerade selbst wieder eine Hypothese, die auf ein paar trivialen Beispielen beruht. Der Punkt der Arbeiten von Giddings, Kachru, Polchinski (GKP) und KKLT war ja gerade, dass man sich etwas kompliziertere Kompaktifizierungen anschauen muss (Calabi-Yau Orientifolds, d.h. O-Planes usw. berücksichtigen muss), damit man Vakua konstruieren kann. Daher finde ich es ehrlich gesagt sehr waghalsig, anhand der Berechnung des Potentials für einen Volumen-Modulus aus einer einfachen Kompaktifizierung eine allgemeine Aussage herleiten zu wollen, wie Vafa et al. es machen.

Es ist in jedem Fall natürlich begrüßenswert, dass man die Landscape-Vakua und deren Abgrenzung zu Swampland besser versteht (mehr dazu unten), allerdings ist es nicht zielführend, technisch weit fortgeschrittene Konstrukte wie KKLT und Nachfolger zu verwerfen, weil es jetzt eine Hypothese gibt, die im Vergleich zu jenen Konstrukten weit weniger ausgereift sind (siehe etwa die Probleme mit Quintessence im Paper von Denef, Hebecker, Wrase).
Nichts für ungut, gerade wenn diese Aussagen von einem Physiker wie Vafa kommen, der völlig zurecht als hervorragender Physiker gilt, besteht leider auch die Gefahr, dass die Argumente für oder gegen seine Hypothese bzw. für/gegen existierende Ansätze zur Konstruktion von dS Vakua nicht mehr objektiv gewichtet werden.

Vermutlich war es das, was Arthur Hebecker in dem Talk von Thomas Van Riet meinte. (Vielleicht zur Klarstellung, damit meine Kommentare richtig eingeordnet werden: Arthur war mein Doktorvater, daher bin ich vielleicht nicht 100% objektiv, auch wenn ich es versuche. Da ich jedoch fertig bin und mich beruflich umorientiert habe, dürfte ich aber hoffentlich bei nahe 100% sein.)

In diesem Zusammenhang:
seeker hat geschrieben: Ich wusste gar nicht, dass die Stringtheorie in Europa einen so schlechten Stand hat.
Der Stand ist in der Tat nicht so toll. Guck dir z.B. mal an, wie viel Bühne solchen Leuten wie Alexander Unzicker mit seinen Büchern wie „Vorm Urknall zum Durchknall“ oder „Higgsfake“ gegeben wird, welche auch noch ausgezeichnet werden. Das ist richtig beschämend. Aber auch unter Physikerkollegen wird man manchmal belächelt, wenn über D7-Branes, Strings und Calabi-Yau-Kompaktifizierungen nachdenkt und forscht. Somit ist es durchaus ein sensibles Thema, wenn neue Conjectures mit Nachdruck präsentiert und verkauft werden, wodurch eben leicht der Eindruck entstehen kann, dass es sich hier um Theoreme handelt.

Tl;dr: Die Behauptung, dass es in (Typ IIB) Stringtheorie keine dS Vakua geben kann, ist lediglich eine (steile) Hypothese, die im Kontrast zu einigen Versuchen zur Konstruktion von dS-Vakua steht. Es muss erst verstanden werden, wie dieser Konflikt zustande kommt, wo etwaige Fehler in den jeweiligen Behauptungen sind/sein könnten.

Außerdem möchte ich betonen, dass es länger schon Ansätze gab, um die String-Landscape besser zu verstehen und zu untersuchen. Beim Lesen entsteht hier (zumindest bei mir) der Eindruck, dass man jetzt erst richtig damit beginnen würde, was schlicht nicht wahr ist. Daher möchte ich mal kurz zusammenfassen, was schon seit über zehn Jahren in dieser Richtung getan wird:
Modulistabilisierung
Diese Landscape entsteht ja gerade dadurch, dass man die ganzen Moduli (durch Einschalten von Flüssen, Berücksichtigung von Quantenkorrekturen usw.) stabilisiert, d.h. ihren skalaren Wert fixiert. Dazu gibt es neben KKLT noch andere Ansätze wie das Large Volume Scenario oder das sog. Kähler-Uplifting, die als Alternativen/Ergänzungen entwickelt und vorgeschlagen wurden. Das alles ist extrem wichtig, da in den verschiedenen Szenarien unterschiedliche Skalen zur Brechung von SUSY realisierbar sind. (So wurde das Large Volume Scenario entwickelt, um Low-Scale-SUSY Modelle zu haben.)
Phänomenologie
Man kann obige Konstrukte noch weiter phänomenologisch untersuchen. Beispielsweise sagt das Large Volume Scenario die Existenz eines ultraleichten Axions vorher, das phänomenologisch ein Problem ist. Denn dieses Axion wirkt als dunkle Strahlung, wodurch die effektive Anzahl an relativistischen Spezies eher zu hoch angesichts der PLANCK-Daten ausfällt. Aus phänomenologischer Sicht steht es um das Large Volume Scenario m.E. eher schlecht.
Durch BICEP2 ist zudem die Frage entstanden, ob Large-Field Inflation (d.h. das Inflaton rollt mehr als 1 M_pl) in String-Theorie realisierbar ist. Eine wichtige Frage: Wäre die Antwort nein, und BICEP2 wäre korrekt gewesen, wäre Stringtheorie wohl nicht in der Natur realisiert. Aktueller Stand ist, dass man Large-Field Inflation in Stringtheorie für schwierig hält, aber No-Go Theoreme nur für spezielle Situationen gelten. Es gibt auf der anderen Seite auch Vorschläge, wie Realisierungen aussehen könnten, aber es ist dann häufig nicht ganz klar, wo genau diese Modelle scheitern würden, wenn es denn ein allgemeines No-Go-Theorem geben sollte. Ungeachtet der Tatsache, dass BICEP2 sich in Staub aufgelöst hat, sind diese Fragen extrem spannend. Sie stehen auch im Zusammenhang mit der Idee der Swampland.
Swampland
Da diese Landscape sehr groß ist, bestand schon damals die Frage, was die Landscape-Vakua im Vergleich zu generischen Vakua in effektiver Feldtheorie (EFT) auszeichnen. Gäbe es keinen Unterschied, bräuchte man sich nicht um Stringtheorie kümmern, sondern könnte fröhlich EFTs via Bottom-Up-Approach basteln, so wie man sie braucht. Insbesondere könnte man einfach eine EFT für Large-Field Inflation hinschreiben (N.B. natürlich mit passender Symmetrie, damit höherdimensionale Operatoren Inflation nicht ruinieren). Dass die Landscape-Vakua nur ein sehr viel kleinerer Teil aller durch Bottom-Up-Approach realisierbaren EFT-Vakua sind, ist durchaus naheliegend. In Landscape-EFTs sind alle EFT-Parameter durch ganzzahlige Flusszahlen vorgegeben (da man Moduli in jedem Fall mit Flüssen stabilisiert). Daher wäre zu erwarten, dass die Landscape das Maß Null im Raum aller EFTs hat. Wie sind diese EFTs, die nicht in der Landscape sind, zu interpretieren? Ganz einfach, sie lassen sich nicht aus Stringtheorie herleiten, und falls Stringtheorie richtig sein sollte, können diese EFTs nicht die Realität beschreiben. Die Menge aller solcher EFTs nannte Vafa 2005 Swampland. Diese Idee ist also bereits 13 Jahre alt! Offene Punkte sind dabei, welche Kriterien genau zwischen Landscape und Swampland unterscheiden. Dazu gibt es Vorschläge:
1. Weak Gravity Conjecture bzw. Nichtexistenz globaler Symmetrien in Quantengravitation: Wurde im Forum bereits diskutiert. Genaue Formulierung und Gültigkeit ist noch Stand aktueller Forschung (WGC ist 12 Jahre alt). Die WGC könnte Large-Field Inflation ausschließen. In diesem Fall wäre Large-Field Inflation in der Swampland.
2. Swampland-Distance Conjectures: Hier ist das Problem, dass große Distanzen im Feldraum eines Modulus zu exponentiell leichten Kaluza-Klein Moden führen. (Das Problem ist auch schon 12 Jahre bekannt und wurde durch Eran Palti et al. im Rahmen der Diskussion um Large-Field Inflation vor 1-2 Jahren aufgegriffen.)
3. Die Hypothese, dass es keine dS-Vakua in Stringtheorie gibt.

Tl;dr: Man hat sich sehr wohl immer um eine Verknüpfung zwischen Landscape und realer Physik bemüht und durchaus Fortschritte darin erzielt. Auch die Swampland-Idee ist überhaupt nicht neu. Einzig neu ist das Vafasche Kriterium, das dS-Vakua ausschließt. Während es für die WGC noch halbwegs nachvollziehbare Argumente gibt, erscheint mir das neue Kriterium eine sehr kühne Hypothese zu sein. Vor diesem Hintergrund halte ich die aktuell stattfindende Diskussion zwar für wichtig, aber zum aktuellen Zeitpunkt als gehyped.


Ich bin sehr gespannt, wie sich die Diskussion entwickeln wird. Ich hoffe sehr, dass sich die Gemüter etwas beruhigen und wir bald eine Antwort finden. Wäre ich Postdoc, würde ich nochmal einen Blick auf das Paper von Hertzberg, Kachru, Taylor, Tegmark werfen:

https://arxiv.org/pdf/0711.2512.pdf

In der Typ IIA Stringtheorie sind Inflation und de Sitter Vakua in bestimmten parametrischen Regimen ausgeschlossen, und zwar auf solider Ebene. Man könnte nun hoffen, dass es in der T-dualen Seite, der Typ IIB Stringtheorie auch so ist, aber so einfach ist es nicht. Denn der im Beweis betrachtete Kähler-Modulus ist auf der Typ IIB Seite ein Modulus der komplexen Struktur, und da wird es rechentechnisch leider extrem hässlich und schwierig.

Beste Grüße
Patrick

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Re: Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?

Beitrag von tomS » 7. Sep 2018, 11:08

Hallo Patrick,

Danke für deinen Beitrag; du sprichst einige wichtige Punkte an.

„Politische“ oder „soziologische“ Aspekte möchte ich meiden, denn das führt erfahrungsgemäß zu nichts. Eine Anmerkung jedoch vorab: man kann bestimmte sachliche d.h. wissenschaftliche Kritikpunkte natürlich damit vermischen bzw. in diese Richtung umbiegen; Woit und Smolin haben ersteres leider getan, und damit sind sachliche Kritikpunkte diesbzgl. uminterpretiert worden; umgekehrt hat die Community teilweise auf sachliche Kritikpunkte unsachlich reagiert. Ich versuche, diesbzgl. Fehler das im Folgenden zu vermeiden.

(zu Unzicker sage ich grundsätzlich nichts; was stört es die Eiche …)
gradient hat geschrieben:
6. Sep 2018, 23:58
Bitte beachtet, dass es sich bei Vafa’s Conjectures eben nur um Vermutungen handelt, die meines Erachtens – zumindest derzeit – wesentlich weniger fundiert sind, als eine Vielzahl anderer Resultate in Stringtheorie (einige hat Tom ja schon genannt).
Wie abgesichert diverse Vermutungen sowie pro cons tatsächlich sind, kann ich als nicht-Experte schlecht bewerten. Generell kann ich aber was zu Vermutungen und nicht streng formalen Argumenten in der Physik sagen.

Ich habe mich bis Ende der 90iger zuerst mit strengen Methoden zur nicht-pertutbativen Quantisierung der QCD befasst, später dann mit effektiven chiralen Feldtheorien. Dabei habe ich einen deutlichen Unterschied bzgl. der Strenge der Argumente bemerkt. Im Falle der EFTs heiligt der Zweck die Mittel: wenn ich damit vernünftige physikalische Resultate erziele, d.h. z.B. IR-Eigenschaften von Hadronen wie form facters, soft scattering etc. besser erklären kann, dann muss meine Vorgehenswiese nicht so streng sein.

Bei der Stringtheorie habe ich letztlich verschiedene Richtungen:

Stringphänomenologie muss ähnlich vorgehen wir bei meinen chiralen EFTs, d.h. konkrete Ergebnisse liefern. Das war lange Zeit – und zu Recht – ein wesentlicher Kritikpunkt. Insofern sind natürlich CYs und D-Brane Ansätze, später KKLT / Fluxes usw. zu begrüßen.

Leider kann die Stringphänomenologie jedoch selten auf konkrete experimentelle Bestätigung verweisen, daher benötigt sie eine strengere bzw. formalere Rückendeckung bzw. Begründung. Als Außenstehender – das muss ich fairerweise dazusagen – ist das oft nicht sichtbar. Ich habe den Hype um die 2nd String Revolution Mitte der 90iger mitbekommen: ich habe versucht die Papers zu verstehen und die Argumente nachzuvollziehen. Dabei habe ich zwei wesentliche Argumente kennengelernt: „Witten hat gesagt …“ sowie „dies hier muss so sein, weil, wenn dies anders wäre, dann wäre das dort nicht so, aber das passt zu jenem …“ Daran leidet die Reputation der Stringtheorie noch immer!
gradient hat geschrieben:
6. Sep 2018, 23:58
Daher stimme ich der Aussage
Tom hat geschrieben: M.E. benötigen wir noch viel mehr Vafas, um mit diesen Indizienketten - die diverse schwache Glieder haben - aufzuräumen. Anstatt also weitere Indizien zu beschaffen, warum diese wunderbare Theorie funktionieren könnte - ja funktionieren muss - wäre es an der Zeit, die wesentlichen Schwachpunkte in Angriff zu nehmen.

so nicht zu.
Deswegen insistiere ich weiter auf dieser Aussage!

Es ist gute wissenschaftliche Praxis, die eigenen Hypothesen, Schlussfolgerungen und Ergebnisse selbst in Zweifel zu ziehen, kritisch zu hinterfragen, zu testen usw. Natürlich kann dabei ein Physiker mutig vorausdenken, während andere seine Vermutungen ggf. zu Fall bringen. KKLT müssen nicht selbst KKLT zerlegen. Aber wenn Vafa gegen KKLT argumentiert, weil er Argumente hat – und sooo schlecht werden die nicht sein – dann leistet er der Community einen wesentlichen Dienst.

Das ist letztlich die Kritik von Woit, Smolin etc. an der Community – und früher schon z.B. seitens Feynman: „they don’t calculate anything“ – und es war ein grundsätzlicher Fehler, wie diese Kritik aufgefasst wurde. Vafa tut das, was innerhalb der Community selbstverständlich sein sollte. Er schadet der Stringtheorie demnach nicht, er nutzt ihr. Das haben aber einige aber wohl nicht verstanden (oder sie haben Angst, dass die fachliche Kritik Vafas von anderen oder extern „soziologisch“ umgedeutet wird; das kam in dem Talk bei 1:30 ja ganz gut raus)
gradient hat geschrieben:
6. Sep 2018, 23:58
Denn Vafas „Angriff“ auf KKLT et al. ist ja gerade selbst wieder eine Hypothese, die auf ein paar trivialen Beispielen beruht. Der Punkt der Arbeiten von Giddings, Kachru, Polchinski (GKP) und KKLT war ja gerade, dass man sich etwas kompliziertere Kompaktifizierungen anschauen muss (Calabi-Yau Orientifolds, d.h. O-Planes usw. berücksichtigen muss), damit man Vakua konstruieren kann. Daher finde ich es ehrlich gesagt sehr waghalsig, anhand der Berechnung des Potentials für einen Volumen-Modulus aus einer einfachen Kompaktifizierung eine allgemeine Aussage herleiten zu wollen, wie Vafa et al. es machen.
So wie ich das verstanden habe, kennt man heute keine einzige wirklich funktionierende Konstruktion eines dS Vakuums, jedoch stößt man bei allen derartigen Versuchen immer wieder auf Probleme unterschiedlicher Art. Daher stellt Vafa die umgekehrte Vermutung auf, dass KKLT in Teilen nicht funktioniert. Dabei geht es insbs. um das Uplifting von AdS zu dS. Ich kann dabei nicht beurteilen, ob Vafa oder KKLT bessere Argumente haben.
gradient hat geschrieben:
6. Sep 2018, 23:58
Es ist in jedem Fall natürlich begrüßenswert, dass man die Landscape-Vakua und deren Abgrenzung zu Swampland besser versteht, allerdings ist es nicht zielführend, technisch weit fortgeschrittene Konstrukte wie KKLT und Nachfolger zu verwerfen, weil es jetzt eine Hypothese gibt, die im Vergleich zu jenen Konstrukten weit weniger ausgereift sind.
Es geht ja (noch) nicht um’s Verwerfen.

Ich erinnere mich noch dunkel an irgendwas von Feynman zu den schwachen Strömen; da gab es irgendeine Argumentation von irgendwem; er wollte das präziser verstehen und hat es nicht hingekriegt. Dann hat er sich überlegt, ob es nicht genau anders rum sein könnte, und ist auf V-A gekommen.

Also alles ganz normal.
gradient hat geschrieben:
6. Sep 2018, 23:58
Die Behauptung, dass es in (Typ IIB) Stringtheorie keine dS Vakua geben kann, ist lediglich eine (steile) Hypothese, die im Kontrast zu einigen Versuchen zur Konstruktion von dS-Vakua steht. Es muss erst verstanden werden, wie dieser Konflikt zustande kommt, wo etwaige Fehler in den jeweiligen Behauptungen sind/sein könnten.
Richtig.

Diese Diskussion ist wohl sehr wichtig, aber ohne Vafas Hypothese gäbe es sie nicht.
gradient hat geschrieben:
6. Sep 2018, 23:58
Außerdem möchte ich betonen, dass es länger schon Ansätze gab, um die String-Landscape besser zu verstehen und zu untersuchen. Beim Lesen entsteht hier (zumindest bei mir) der Eindruck, dass man jetzt erst richtig damit beginnen würde, was schlicht nicht wahr ist.
Wenn das so ist, dann tut mir das leid.

Ich habe natürlich nur einen kleinen Bruchteil der Diskussion mitverfolgen können, aber ich kann mich noch erinnern. Und jetzt bin ich auch wieder über ältere Papers gestolpert.
gradient hat geschrieben:
6. Sep 2018, 23:58
Daher wäre zu erwarten, dass die Landscape das Maß Null im Raum aller EFTs hat. Wie sind diese EFTs, die nicht in der Landscape sind, zu interpretieren? Ganz einfach, sie lassen sich nicht aus Stringtheorie herleiten, und falls Stringtheorie richtig sein sollte, können diese EFTs nicht die Realität beschreiben. Die Menge aller solcher EFTs nannte Vafa 2005 Swampland. Diese Idee ist also bereits 13 Jahre alt!
Danke für diese präzise Zusammenfassung. Mir war das klar, aber hier aufgeschrieben hast du’s als erster!


Weil du als Experte gerade verfügbar bist, wollte ich ein paar fundamentalere Fragen loswerden, die m.W.n. immer noch offen sind:

Gibt es inzwischen eine mathematische Formulierung der Stringtheorie (M-Theorie), die als fundamental angesehen werden kann? Oder haben wir immer noch die Situation, dass man mittels diverser Dualitäten diverse Näherungen oder spezifische Räume / Mannigfaltigkeiten betrachten kann, jedoch nie die Theorie als Ganzes in den Blick bekommt? Welche Ansätze werden da verfolgt? Siehe dazu auch die weiter oben formulierten Fragen von David Gross – was jetzt auch schon wieder 10 Jahre her ist.

Gibt es einen Beweis für die Endlichkeit der Störungsreihe? Gibt es zunächst mal eine Konstruktion wie im Falle BPHZ, wo die Konstruktion nicht je Ordnung neu gestartet werden muss sondern über alle Ordnungen funktioniert? Gibt es einen Beweis der Endlichkeit je Ordnung, und gibt es eine Aussage, ob die Störungsreihe konvergent oder nur asymptotisch ist? Was ich früher verstanden habe: es gibt keine formale Definition des Maßes auf dem Superraum jenseits einer bestimmten Ordnung, d.h. irgendwie kann man noch nicht mal die Amplituden in allen Ordnungen hinschreiben; stimmt das?
Zu BPHZ siehe z.B.
http://www.scholarpedia.org/article/Bog ... ion_scheme

Das Standardmodell hat als chirale Eichtheorie Anomalien, die sich in Summe jedoch präzise aufheben. Das ist nicht-trivial, da die Eichgruppen und die Multipletts zunächst völlig beliebig erscheinen. Andererseits gibt es m.W.n. auch keine allgemeine Regel, wie eine chirale QFT bzw. deren Eichgruppe konstruiert werden muss, um Anomaly Cancellation zu erreichen. D.h. man muss jede Theorie einzeln hinschreiben, Fujikawa anwenden und schauen, was passiert. Wie folgen nun zulässige chirale Eichtheorien aus der Stringtheorie, und wie resultiert eine universelle Regel?
Siehe dazu Weinberg, QFT Vol II, all of Chapter 22.; pp.385-386 sowie
https://en.wikipedia.org/wiki/Fujikawa_method
Gruß
Tom

«while I subscribe to the "Many Worlds" theory which posits the existence of an infinite number of Toms in an infinite number of universes, I assure you that in none of them am I dancing»

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Re: Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?

Beitrag von gradient » 8. Sep 2018, 01:57

Hallo Tom,

auf diese "politischen" und "soziologischen" Aspekte habe ich auch nicht unbedingt Lust. Die sind in solchen Debatten leider immer vorhanden. Und wenn das schon so ist (hier wurde u.a. auch das Problem um "Reputation" ins Spiel gebracht), wollte ich meine Eindrücke hierzu schildern.
Tom hat geschrieben: Stringphänomenologie muss ähnlich vorgehen wir bei meinen chiralen EFTs, d.h. konkrete Ergebnisse liefern. Das war lange Zeit – und zu Recht – ein wesentlicher Kritikpunkt. Insofern sind natürlich CYs und D-Brane Ansätze, später KKLT / Fluxes usw. zu begrüßen.

Leider kann die Stringphänomenologie jedoch selten auf konkrete experimentelle Bestätigung verweisen, daher benötigt sie eine strengere bzw. formalere Rückendeckung bzw. Begründung.


Ich stimme dir zu.
Tom hat geschrieben: Als Außenstehender – das muss ich fairerweise dazusagen – ist das oft nicht sichtbar. Ich habe den Hype um die 2nd String Revolution Mitte der 90iger mitbekommen: ich habe versucht die Papers zu verstehen und die Argumente nachzuvollziehen. Dabei habe ich zwei wesentliche Argumente kennengelernt: „Witten hat gesagt …“ sowie „dies hier muss so sein, weil, wenn dies anders wäre, dann wäre das dort nicht so, aber das passt zu jenem …“ Daran leidet die Reputation der Stringtheorie noch immer!
Sowas kommt leider gelegentlich vor, aber ist das wirklich ein für die Stringtheorie typisches Problem? Ich kann nicht beurteilen, was wie in anderen Forschungsfeldern abläuft, da ich in anderen nie drin war...

Vielleicht nochmal zu der Aussage, warum ich die Aussage, man brauche mehr Vafas, abgelehnt habe:
1. M.E. gab es schon immer eine Debatte um die Landscape/Swampland und auch Konstruktion von de Sitter Vakua. Insbesondere das Uplifting via Anti-D3-Branes wurde seit KKLT kritisiert und es ging seitdem immer hin und her (m.W.n. ohne finale Antwort). KKLT hat nicht über 2500 Citations, weil man über 2500 mal applaudiert hat, sondern weil man immer wieder Aspekte kritisiert hat (z.B. hat es auch ein unschönes Fine-Tuning).
2. Ein Kritikpunkt ist ja immer, dass die hervorgebrachten Ergebnisse in Stringtheorie nicht rigoros sind. Wenn dies ein Kritikpunkt ist, dann sollte man Vafas Paper erst recht kritisch sehen, weil diese starke Aussage auf recht schwachen Argumenten beruht. Es ist zwar gut, dass durch Vafa neues Interesse an dS Vakua in Stringtheorie entstanden ist, aber ich hätte mir in dem Paper Beispiele für die Hypothese gewünscht, die mehr Substanz haben. Außerdem wären ein paar konkretere Punkte, was an recht konkreten Modellen zur Konstruktion von dS Vakua falsch sein soll, wünschenswert. Es gibt ja nicht nur das Uplift mit Anti-D3-Branes, sondern auch mit D-Termen (nicht aber in KKLT) oder Kähler-Uplifting (Westphal, Rummel,...).
M.E. braucht man also mehr Arbeiten, die in die Tiefe gehen. Das dauert, und deshalb ist der Fortschritt auf diesem Gebiet nicht so schnell.
Tom hat geschrieben: Es ist gute wissenschaftliche Praxis, die eigenen Hypothesen, Schlussfolgerungen und Ergebnisse selbst in Zweifel zu ziehen, kritisch zu hinterfragen, zu testen usw.
Das ist in der Tat gängige Praxis.
Tom hat geschrieben: Natürlich kann dabei ein Physiker mutig vorausdenken, während andere seine Vermutungen ggf. zu Fall bringen. KKLT müssen nicht selbst KKLT zerlegen. Aber wenn Vafa gegen KKLT argumentiert, weil er Argumente hat – und sooo schlecht werden die nicht sein – dann leistet er der Community einen wesentlichen Dienst.


Ich finde die Argumente nicht überzeugend. Gut möglich, dass am Ende jede Konstruktion von dS Vakua zusammenbricht (ich fände es extrem spannend, wenn dem so ist), aber die Beispiele in dem Paper scheinen mir zu einfach zu sein (wie funktionieren die Argumente mit complex structure moduli?).
Tom hat geschrieben: So wie ich das verstanden habe, kennt man heute keine einzige wirklich funktionierende Konstruktion eines dS Vakuums, jedoch stößt man bei allen derartigen Versuchen immer wieder auf Probleme unterschiedlicher Art. Daher stellt Vafa die umgekehrte Vermutung auf, dass KKLT in Teilen nicht funktioniert. Dabei geht es insbs. um das Uplifting von AdS zu dS. Ich kann dabei nicht beurteilen, ob Vafa oder KKLT bessere Argumente haben.
Das Uplifiting via Anti-D3 Branes ist durchaus umstritten. Es gibt aber außerhalb von KKLT ggf. Alternativen, etwa D-Terme oder Kähler-Uplifting. Mir ist dazu keine tödliche Kritik bekannt, aber ich bin ja auch nicht allwissend...
Tom hat geschrieben: Diese Diskussion ist wohl sehr wichtig, aber ohne Vafas Hypothese gäbe es sie nicht.
M.E. schon (siehe auch die große Zahl an "dS Vakua kritischen" Papern, die Vafa zitiert). Aber die Debatte würde nicht in die Öffentlichkeit dringen...
Tom hat geschrieben: Weil du als Experte gerade verfügbar bist, wollte ich ein paar fundamentalere Fragen loswerden, die m.W.n. immer noch offen sind:
Experte bin ich m.E. trotzdem nicht. :oops: Ich habe eher den Eindruck, dass du mir sehr weit voraus bist.
Tom hat geschrieben: Gibt es inzwischen eine mathematische Formulierung der Stringtheorie (M-Theorie), die als fundamental angesehen werden kann? Oder haben wir immer noch die Situation, dass man mittels diverser Dualitäten diverse Näherungen oder spezifische Räume / Mannigfaltigkeiten betrachten kann, jedoch nie die Theorie als Ganzes in den Blick bekommt? Welche Ansätze werden da verfolgt? Siehe dazu auch die weiter oben formulierten Fragen von David Gross – was jetzt auch schon wieder 10 Jahre her ist.
Das ist m.W.n. der aktuelle Stand. Allerdings war ich hiervon immer zu weit entfernt. Deshalb weiß ich nicht, welche Ansätze verfolgt werden.
Tom hat geschrieben: Gibt es einen Beweis für die Endlichkeit der Störungsreihe? Gibt es zunächst mal eine Konstruktion wie im Falle BPHZ, wo die Konstruktion nicht je Ordnung neu gestartet werden muss sondern über alle Ordnungen funktioniert? Gibt es einen Beweis der Endlichkeit je Ordnung, und gibt es eine Aussage, ob die Störungsreihe konvergent oder nur asymptotisch ist? Was ich früher verstanden habe: es gibt keine formale Definition des Maßes auf dem Superraum jenseits einer bestimmten Ordnung, d.h. irgendwie kann man noch nicht mal die Amplituden in allen Ordnungen hinschreiben; stimmt das?
Auch hier fühle ich mich eher unqualifiziert. Soweit ich weiß, gibt es für Superstringtheorie einen Beweis der UV-Endlichkeit bis zu 2 Loops. Wahrscheinlich ab 2001 hier:
http://inspirehep.net/search?ln=de&p=fi ... tdate&so=d
Über 2 Loops tritt das Problem auf, was du beschreibst. Mit Spinor-Techniken kommt man bis zu 5 Loops.

Man glaubt also, dass Superstringtheorie endlich ist und man hat gewisse Evidenz dafür, aber leider keinen Beweis. Mehr kann ich dazu nicht beitragen, weil ich mich über eine Stringtheorie-Vorlesung nie damit auseinandergesetzt habe.
Tom hat geschrieben: Das Standardmodell hat als chirale Eichtheorie Anomalien, die sich in Summe jedoch präzise aufheben. Das ist nicht-trivial, da die Eichgruppen und die Multipletts zunächst völlig beliebig erscheinen. Andererseits gibt es m.W.n. auch keine allgemeine Regel, wie eine chirale QFT bzw. deren Eichgruppe konstruiert werden muss, um Anomaly Cancellation zu erreichen. D.h. man muss jede Theorie einzeln hinschreiben, Fujikawa anwenden und schauen, was passiert. Wie folgen nun zulässige chirale Eichtheorien aus der Stringtheorie, und wie resultiert eine universelle Regel?
Ich habe damals über die F-Theorie Kollegen mitbekommen, dass der chirale Index ist, wobei G_4 der 4-Form Fluss in F-Theorie ist, und eine matter surfaces (4-Zykel in der CY 4-Falt) zur Darstellung R für geladene Materie ist. Somit übersetzt sich Anomaliefreiheit in eine Bedingung an das Integral des 4-Form Flusses über matter surfaces. Siehe z.B.:
https://arxiv.org/pdf/1604.04292.pdf

Mehr weiß ich nicht.

Beste Grüße
Patrick

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Re: Führt die Stringtheorie ins Sumpfland?

Beitrag von seeker » 8. Sep 2018, 07:04

Alter ist das abgehoben... ich verstehe nur Bahnhof. :)
Es ist aber dennoch interessant, was die Theoretiker an dieser Stelle so treiben und womit sie sich herumschlagen müssen.
Ich habe dabei schon etwas den Eindruck, dass man halt tut, was man tun kann.
Und weil es so außerordentlich schwierig ist, geht man immer weiter. Dabei kann man sich auch verirren, versucht wieder einen lichten Weg im Wald zu finden, gerät dabei aber noch tiefer in den Wald, weil man muss., usw.
Und dann machen das manche Leute ein Leben lang und stehen am Ende immer noch im Wald... Puh, da muss man schon sehr Idealist sein, was ja ehrenwert ist, aber man muss halt. Ich denke von daher schon ist es kein Wunder, dass die dortige Community recht speziell sein wird. :)
gradient hat geschrieben:
8. Sep 2018, 01:57
Tom hat geschrieben:
Es ist gute wissenschaftliche Praxis, die eigenen Hypothesen, Schlussfolgerungen und Ergebnisse selbst in Zweifel zu ziehen, kritisch zu hinterfragen, zu testen usw.

Das ist in der Tat gängige Praxis.
Ja. Auch außerhalb der Grundlagenforschung. Im Bereich der angwandten F&E hab ich dabei noch die Erfahrung gemacht, dass manchmal gewisse Hypothesen oder Vorgehensweisen irgendwann einmal aufgestellt wurden, die dann sehr lange überleben können, obwohl sie unzutreffend oder nicht wirklich als notwendig geprüft sind.
Der Grund ist dort der: Dass es zwar vielleicht noch irgendwo Probleme gibt, dass damit aber anscheinend alles fürs Erste ja recht gut funktioniert.
Und wenn man das überprüfen wollte oder daran etwas ändern wollte, dann wäre das sehr aufwändig, also verschiebt man das erst einmal gerne.
Ich kenn das von Produktionsprozessen, gerade wenn man dort eine Eigenentwicklung als neuen Prozess mit neuer Technik in die Prozesskette integrieren soll:

"Warum macht ihr das hier gerade so und so?"

"Weil wir das schon immer so machen und weil es funktioniert!"

"Ja, aber das kann doch kein wirklicher Grund sein? Man könnte das hier doch auch einmal so und so auprobieren, das wäre doch aus den und den Gründen viel eleganter und dann würde sich meinen Teilprozess doch wahrscheinlich auch viel einfacher und besser integrieren lassen?"

"An der Stelle ja auch nicht das Geringste ändern, sonst können wir die Stabilität vom Gesamtprozess nicht mehr zuverlässig wissen und müssen alle Qualitätstests, usw. neu machen. Weißt du was das für ein Aufwand wäre? Weißt du wie lang es gedauert hat wenigstens so weit zu kommen, wie wir heute sind? Wir sind froh, dass wir überhaupt eine funktionierende, stabile Prozesskette gefunden haben. Wenn wir an der Stelle was ändern, die dir vorschwebt, können wir von vorne anfangen."

Verständlich... aber das ist eine Schwierigkeit bei der Entwicklung, ich glaube das trifft überall zu.
Das nur als Randbemerkung. Ich will eure Diskussion nicht stören. :)
Grüße
seeker


Mache nie eine Theorie zu DEINER Theorie!
Denn tut man das, so verliert man zumindest ein Stück weit seine Unvoreingenommenheit, Objektivität.

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