Ли Смолин - Неприятности с физикой: взлет теории струн, упадок науки и что за этим следует

«Что я на самом деле об этом думаю, так это то, что мы еще не знаем ответа как на то, что есть теория струн, так и на то, является ли она окончательной теорией или в ней что-то пропускается, и мы, кажется, стоим перед необходимостью глубоких концептуальных изменений ... именно в отношении природы пространства и времени. Но [это] далеко не доказательство, что мы должны остановить разработку теории струн – она потерпела неудачу, она закончилась, – это замечательный период.»

[5] J. Polchinski, сообщение на 26й Летнем институте по физике частиц Стэнфордского линейного ускорительного центра, 1998, [http://arxiv.org/abs/hep-th/9812104].

[6] http://motls.blogspot.com/2005/09/why-no-new-einstein-ii.html.

[7] Lisa Randall, "Designing Words," <���Интригующие слова>, в Intelligent Thought: Science Versus the Intelligent Design Movement <���Умные мысли: наука против движения в поддержку разумного плана> , ed. John Brockman (New York: Vintage, 2006).

[8] John Stachel, «How Did Einstein Discover Relativity?» <���Как Эйнштейн открыл теорию относительности?> http://www.aip.org/history/einstein/essay-einstein-relativity.htm. Я должен отметить, что некоторые философы науки относятся к ОТО как к, по меньшей мере, отчасти конструктивной теории; для целей нашего обсуждения это теория принципов, поскольку она описывает, как должны описываться пространство, время и движение, какую бы материю ни содержала вселенная.

[9] Читатель должен заметить, что мой разговор об этой истории изрядно упрощает ее, чтобы доказать главное положение. Имеются другие важные эксперименты, которые были проведены со светом, проходящим через текущую воду, или с влиянием относительного движения Земли и звезд на наблюдения звездного света. Эйнштейн был также не единственный, кто понял, что правильный ответ содержит выбор принципа относительности, то же сделал великий французский математик и физик Анри Пуанкаре.

[10] Я должен сознаться, что Нордстрём решал проблему не так. Но он упустил эту возможность. Это был способ, принятый более поздними сторонниками дополнительных измерений, и он является усовершенствованием того, что сделал Нордстрём.

[11] Тут имеется пояснение, которое заключается в том, что это применимо только к наблюдениям, которые имеют место в малых областях пространства на протяжении малых промежутков времени. Если вы падаете достаточно далеко, чтобы видеть, что сила гравитационного поля изменяется, вы можете различить гравитацию и ускорение.

[12] Эксперт может предпочесть здесь более точное понятие инерции, но я нахожу, что это затруднит неподготовленных читателей.

[13] Исключая, конечно, как мы видели, случай темной материи и темной энергии.

[14] Цитируется по Hubert F.M. Goenner, On the History of Unified Field Theories (1914-1933), <���К истории единых теорий поля (1914 – 1933)> , стр.30. http://relativity.livingreviews.org/Articles/lrr-2004-2/index.html (2004).

[15] Там же, стр. 38-39.

[16] Там же, стр. 39.

[17] Там же, стр. 35.

[18] Цитируется по Abraham Pais, Subtle Is The Lord, <���Бог изощрен> (New York: Oxford Univ. Press, 1982), стр.330.

[19] Там же, стр.332.

[20] Там же.

[21] Там же, стр. 334.

[22] Те читатели, кому интересно узнать больше, могут прочитать о калибровочной симметрии в главе 4 моей книги 1997 года The Life of the Cosmos <���Жизнь космоса> (NewYork: Oxford University Press).

[23] Хотя нам это не понадобится, некоторые читатели могут пожелать узнать больше о том, как работает калибровочный принцип. Вот ключевая идея: обычно ориентации, которые определяют симметрию, применяются к системе в целом. Чтобы показать, что объект симметричен относительно вращения, вы одновременно поворачиваете весь объект. Вы не можете вращать только часть мяча. Но есть специальные случаи, в которых симметрия работает, даже если вы применяете ее к части системы. Такие симметрии называются локальными симметриями. Это кажется противоречащим интуиции; как это может работать? Оказывается – и это та вещь, которую тяжело объяснить без математики, – что она работает, если разные части системы действуют на другие с помощью определенных сил. Это и есть калибровочные силы.*

* Неплохое изложение сути калибровочного принципа можно, например, посмотреть здесь: http://nuclphys.sinp.msu.ru/zgauge/index.html – (прим. перев.)

[24] Еще раз, история более сложна, чем мое обобщение. Теории Янга-Миллса на самом деле были открыты в контексте единых теорий с дополнительными измерениями в 1920х, но оказались забытыми, что привело к их повторному открытию Чен Нинь Янгом, Робертом Миллсом и другими в 1950х.

[25] Главная тема книги The Life of the Cosmos <���Жизнь космоса> заключалась в следствиях из этих изменений.

[26] Y. Nomura and B. Tweedie, [http://arxiv.org/abs/hep-ph/0504246].

[27] P. Frampton, e-mail (использовано с разрешения автора).

[28] Эйнштейн, "Approximate Integration of the Field Equations of Gravitation," <���Приблизительное интегрирование полевых уравнений гравитации>, Sitzungberichte der Preussische Akademie der Wissenschaften (Berlin, 1916), <���Сообщение о заседании Прусской Академии наук (Берлин, 1916)> , стр. 688-96. По поводу ранней истории квантовой гравитации см. John Stachel, введение и комментарии к части V Conceptual Foundations of Quantum Field Theory, <���Концептуальные основы квантовой теории поля> , ed. Tian Yu Cao (Cambridge, U.K.: Cambridge University Press, 1999).

[29] W. Heisenberg and W. Pauli, "Zur Quantendynamik der Wellenfelder," <���К квантовой динамике волновых полей>, Zeit. fur Physik , 56: 1-61 (1929), стр.3.

[30] М.П. Бронштейн, «Квантование гравитационных волн», Журн. Эксп. и Теор. Физ .. 6 (1936), стр.195. Для большей информации о М. Бронштейне см. Stachel в Conceptual Foundations <���Концептуальных основах> , а также Г. Горелик, «Матвей Бронштейн и квантовая гравитация: 70ти летняя годовщина нерешенной проблемы», Успехи Физических Наук , 48: 10 (2005).

[31] Richard P. Feynman, What Do You Care What Other People Think? <���Что вас заботит в мыслях других людей?> (New York: W.W. Norton, 1988), стр. 91.

[32] Фактически, это общее свойство систем, связанных друг с другом гравитацией, таких как звезды и галактики. Все это системы, которые охлаждаются, когда к ним подводится энергия. Это фундаментальное отличие между системами с гравитацией и без нее оказалось большим камнем преткновения для многих попыток по объединению физики.

[33] G. Veneziano, "Construction of a Crossing-Symmetric Regge-Behaved Amplitude for Linearly Rising Regge Trajectories," <���Построение редджиевской кроссинг-симметричной амплитуды для линейно возрастающих траекторий Редджи>, Nouvo Cimento , 57 A: 190-97 (1968).

[34] http://www.edge.org/3rd_culture/susskind03/susskind_index.html

[35] P. Ramond, "Dual theory for free fermions," <���Дуальная теория для свободных фермионов>, Phus. Rev . D, 3(10): 2415-18 (1971).

[36] Другой чрезвычайно важной статьей была P. Goddard, J. Goldstone, C.Rebbi, and C. Thorn, "Quantum Dynamics of a Massless Relativistic String," <���Квантовая динамика безмассовой релятивистской струны>, Nucl. Phys ., 56: 109-35 (1973).