Was ist Ihre einfachste Erklärung der Stringtheorie?

Wie würden Sie Nichtphysikern wie mir die Stringtheorie erklären? Mich interessiert vor allem, wie plausibel das ist und was nötig ist, um es erfolgreich zu beweisen?

Ich bin versucht zu antworten: mit viel Mühe, auf höchst qualitative Weise und nur durch die Lektüre eines recht großen Buches. Es gibt viele anständige Pop-Sci-Bücher zur Stringtheorie; Ich kann mich nicht an die Namen derjenigen erinnern, die ich gelesen habe, aber ich bin sicher, dass jemand ein oder zwei empfehlen kann.
Ich denke, man kann mit Sicherheit sagen, dass eine Person aus einer solchen Erklärung nicht wirklich etwas Nützliches herausholen wird, wenn sie oder er keinen Hintergrund in der (Quanten-) Feldtheorie hat.
Greenes Buch wurde bereits erwähnt, aber Novas The Elegant Universe ist eine etwas informative 3-Stunden-Videoserie. Um den Fortschritt der Theorie wirklich zu verstehen, müssen natürlich Jahre der Mathematik und Physik studiert werden, vorzugsweise an einer Universität.
Obligatorisches xkcd: xkcd.com/171

Antworten (4)

Mir ist aufgefallen, dass keine dieser Antworten die Frage tatsächlich beantwortet.

Die einfachste Erklärung der Stringtheorie, die ich mir vorstellen kann:

Teilchen, die wir derzeit als "Punktteilchen" betrachten (Elektronen, Quarks, Photonen usw.), sind eigentlich winzige Saitenstücke mit jeweils einer charakteristischen Schwingung. Sie interagieren in einer Art Harmonie, die sich in den physikalischen Gesetzen, die wir beobachten, ergibt/manifestiert.

Wenn mich jemand mit mehr Wissen auf dem Gebiet korrigieren kann, bitte ich um Verbesserungen. So erkläre ich es Leuten, die danach fragen, persönlich, und ich gebe nur ungern falsche Informationen weiter.

eigentlich betrachtet schon QFT Materie nicht als Punktteilchen, sondern als Felder (Details siehe zB hier )
@Tobias: Die moderne Definition von Punktteilchen ist ein Feld mit renormierbarer Wechselwirkung und einfachem Kurzstreckenpropagator.
Lieber Justin L. Wo hast du die Stringtheorie gelernt? Ich bin nur neugierig. Während eines Msc-Studiums? In Ihrem Profil steht immer noch, dass Sie Student sind. Wie es in anderen Ländern mit Universitätsabschlüssen aussieht, weiß ich sowieso nicht.
... Aber wenn Sie in meinem Land wären, wäre es fast unmöglich gewesen, Strings (und Diff-Geometrie, GR, QM, QFT usw.) in einem einfachen Physikstudium zu haben, hier sind sie einfach zu kurz.
Wenn Sie alleine gelernt haben, würde ich nur gerne wissen, welchem ​​​​Material Sie gefolgt sind (Peskin & Schroeder für QFT und dann Polchinski-Doppelbuch von Anfang an ... ich möchte nur wissen)
@EduardoGuerrasValera Ich habe eigentlich kein formelles Studium in QFT (und definitiv keine Stringtheorie), außer nur beiläufigen Gesprächen mit Studenten und Professoren
und ja, ein bisschen Brian Greenes populärwissenschaftliche Arbeiten verfolgen :)
Glaubst du es nicht. Es funktioniert nicht, und die Antwort zeigt (na ja, tatsächlich Blitze), dass es nur der B Green-Dokumentar-Bullshit ist. Jedes einzelne Physik-Ding, das ich gelernt habe, hat sich als völlig anders herausgestellt als die Vorstellung, die ich mir in popwissenschaftlichen Quellen angeeignet hatte. Es ist einfach eine andere Sache. Ich könnte versuchen zu erklären, warum dies in der Physik passiert, aber Feynman erklärt es viel besser, wenn er in The Character of Physical Law über (die Unmöglichkeit) spricht, Physik ohne Mathematik zu lernen.

Die Stringtheorie ist die Gravitationstheorie, die davon ausgeht, dass nur Dinge an der Grenze der Raumzeit sinnvoll sind. Der lokale Raum und die Zeit müssen aus der Grenzbeschreibung rekonstruiert werden. Dies wird als holografisches Prinzip bezeichnet. In den 1960er Jahren wurde eine primitive Version dieser Idee als S-Matrix-Prinzip bezeichnet.

Es gibt zwei Arten von Grenzen, die weit entfernt von allem, die "kosmologischen" genannt werden, und die, die über der Materie liegen, die "Horizonte schwarzer Löcher" genannt werden. Die Beschreibung dieser beiden Horizonte ist ähnlich. Die Schwingungen dieser Grenzen beschreiben die gesamte Raumzeit in der Nähe.

Die detaillierte Form der Stringtheorie beginnt mit dem Postulat, dass es schwarze Löcher gibt, die ausgedehnte, leichte, eindimensionale Linien erzeugen. Die Schwingungen dieser Schwarzen Löcher müssen dann alle Teilchen in der Theorie ausmachen, denn die Schwingungen eines Schwarzen Lochs codieren alles, was durchfallen kann.

Ron, hat diese kosmologische Grenze irgendetwas mit einem der klar definierten Horizonte zu tun? λ c d m Kosmologie, oder ist es ein anderes Konzept?
(Ich meine FLRW, sorry)
@Eduardo: Es ist heuristisch, also hat es etwas damit zu tun, aber es wird nur in AdS-Räumen und für bestimmte schwarze Löcher in bestimmten Grenzen streng verstanden, sodass die allgemeine Entsprechung zwischen Grenzzuständen und inneren Zuständen nicht etwas ist, worüber man sich äußern kann Allgemeines. Der FLRW-Horizont wächst mit der Zeit, das macht es sehr schwierig, den Zustandsraum der Quantengravitation vor diesem Hintergrund zu verstehen, oder sogar, ob das Universum ein reiner Zustand oder ein gemischter Zustand ist und was der Hilbert-Raum sein soll. Realistische Kosmologien sind leider eine offene Frage in ST.
OK danke! Ich weiß noch nichts über Strings, aber es schien seltsam, da die FLRW-Kosmologie lediglich eine spezielle Anwendung des „klassischen“ GR ist.

Einige der führenden Köpfe auf diesem Gebiet sind Brian Greene und Michio Kaku. Beide haben einige Sci-Channel- oder Nova-Serien gemacht, die für Nicht-Physiker geeignet erschienen.
Ich habe das Neueste in der Physik schon eine Weile nicht mehr verfolgt, aber ich dachte, dass die M-Theorie die Stringtheorie vor einiger Zeit verdrängt hätte. Wenn ja, dann wäre Kaku der Typ. Greenes Serie und Buch "The Elegant Universe" geht auch auf einige Quantenmechaniken ein, die ebenfalls hilfreich sein könnten.
Dies sind wirklich die einzigen zwei Spieler, die ich kenne, die die Stringtheorie vereinfachen. Hat noch jemand ein paar Ideen?

Das sind sicherlich die beiden bekanntesten Stringtheoretiker, obwohl man argumentieren könnte, dass Physiker wie Edward Witten auf diesem Gebiet ebenso wichtig sind.
Witten ist für das Feld viel wichtiger als Greene oder Kaku.
@jc: Ja, aber wir sparen seine Anerkennung für M-Theory. ;)
Ich glaube allerdings nicht, dass Witten für seine Kommunikation mit Nicht-Physikern bekannt ist. (Vielleicht ist er gut darin, ich weiß es nicht) Aber ich mag The Elegant Universe als beliebte Beschreibung der Stringtheorie, also +1 dafür.
Nur als Ergänzung zu "The Elegant Universe", einem Schnellstart. Ein Vortrag in TED von Brian Green „The Universe On A String“ youtube.com/watch?v=YtdE662eY_M

Tolle Frage! Die klassische Physik ist bekannt als die Physik der sehr großen Objekte, die man mit dem Auge sehen kann. Ich kann Ihnen deterministisch genau sagen, wo etwas anhalten wird oder wie es sich bewegen wird, wenn ich seine Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung habe. Diese Dinge bewegen sich wie Teilchen.

Quantenphysik ist bekannt als die Physik der sehr kleinen Dinge, kleiner als Atome. Wir haben festgestellt, dass es einfach ist, supergenaue Vermutungen darüber anzustellen, wie man sich in der Schwerkraft bewegt, wenn man Masse hat, aber wenn man kaum Masse hat, wie ein Elektron, wird es sehr schwierig, zu erraten, wie es sich bewegen wird. Diese Teilchen gehorchen nicht den Gesetzen, die die Welt beherrschen, die wir um uns herum sehen. Diese Dinge haben Eigenschaften von Wellen und Teilchen.

Es gibt große mathematische und theoretische Probleme, wenn man versucht, diese beiden Arten von physikalischen Theorien zusammenzubringen. Die Stringtheorie versucht zu erklären, dass, wenn die kleinstmögliche Form des Universums eine Saite wäre, sie ein Teilchen und eine Welle sein könnte.

Die Stringtheorie geht über das hinaus, was physikalisch beweisbar ist, und wird mathematisch gestützt, daher wird sie normalerweise in den theoretischen Eimer geworfen. Wie bei der Religion, so sehr Sie auch an sie glauben wollen, niemand kann sie beweisen oder widerlegen. Die Partikel sind zu klein, um sie zu sehen, genau wie das Drücken und Ziehen eines Magneten, können wir nur im Dunkeln herumtasten. Wir wissen, dass etwas vor sich geht, aber nicht genug, um zu sagen, dass es definitiv ein Apfel ist. Nur dass es sich kurvig anfühlt.

Wir brauchen einen weiteren Einstein und Newton. Große Durchbrüche werden passieren, aber Sie brauchen alle paar Generationen ein Genie, Tausende von Jahren wissenschaftlicher Arbeit und Technologie, die wir nicht haben und für lange Zeit nicht haben werden.

Ich habe ein einfaches Einführungsstück zur Stringtheorie geschrieben, das hier zu finden ist. Verweis auf Experten für Stringtheorie

https://mellychiem.wixsite.com/website/researched-papers

Dies versucht überhaupt nicht, die Stringtheorie zu erklären, sondern spricht nur über die Schwierigkeiten davon (was darauf hinzudeuten scheint, dass wir die Stringtheorie nicht testen können, was AFAIK eine prüfbare Hypothese aus der Stringtheorie wäre).
Die Frage ist 3 Teile 1. Erklären Sie die Stringtheorie „besonders interessiert“ an 2. Wie plausibel ist sie - plausibel und 3. Was ist erforderlich, um sie erfolgreich zu beweisen? Seien Sie ein Genie, das in mehreren Generationen um 1 herumkommt. Das ist die Größenordnung des erforderlichen Aufwands. Ich sollte sagen: Wenn Sie nicht mit allem in meinem aufgeführten Artikel vertraut sind, müssten Sie all das wissen, von der klassischen Physik über Quanten, QFT, Super-Riemann bis hin zum Calibri-Yau-Raum und noch viel, viel mehr, weit jenseits meines Verständnisses bis an den äußersten Rand der Forschung in reiner Mathematik.
Ich glaube auch nicht, dass dieser Beitrag versucht, die Stringtheorie zu erklären. Das ist schade, denn das ist in der Tat eine gute Frage. Das verlinkte Papier scheint relevant zu sein, also gibt es vielleicht eine Möglichkeit, seine 18 Seiten zu kürzen, um diese Antwort in sich abgeschlossen zu machen.
@melp Ich weiß nicht, wie Sie aus der Ferne beweisen könnten, dass es ein Genie der Größenordnung erfordern würde, das einmal in mehreren Generationen vorkommt. Die Wissenschaft stützt sich selten, wenn überhaupt, nur auf die Ideen von Einzelpersonen. Es erfordert auch genügend Forschung auf einem Gebiet, um genügend Hintergrundinformationen zu haben, um zu diesen Schlussfolgerungen zu gelangen. Auch dies scheint darauf hinzudeuten, dass die Stringtheorie physikalisch nicht bewiesen werden konnte, was je nach dem, was Sie meinen, nicht viel Sinn macht. Dies behauptet eine Menge Dinge darüber, wie schwierig es ohne wirkliche Unterstützung ist.