Allt vad heter oändligheter eller singulariteter borde förkastas inom Fysiken!

Problemet uppstår ju då man inom fysiken i bland får för sig att matematiken visar vår fysiska verklighet, och inte enbart indikerar den. Det är en enorm skillnad mellan att visa och att indikera.

Ingen ursäkt behövs.
Och ja, typ, lite beroende på exakt vad du menar: strängteorin är tänkt som en mer fundamental teori än kvantfältteorin. Vid låga energier (= större längdskalor) beter sig strängteorin precis som den vanliga partikelfysiken, men vid högre energier (kortare längdskalor, "mer inzoomat") börjar den bete sig annorlunda. Det är vid höga energier som partikelbaserade teorier för gravitationen får problem, men strängteorins modifierade beteende där löser problemen.

Det finns en del bevis också för att strängteorin är unik, dvs. den enda matematiskt konsistenta teorin för kvantmekanisk gravitation, men dessa är än så länge bara för specialfall och fortfarande ganska svaga. Dock är en del av dessa bevis väldigt nya (från förra året och i år), så framsteg görs i den riktningen. Om vi kan bevisa att strängteorin är det enda sättet att göra kvantmekanisk gravitation, så anser ju jag iaf. att det i princip är ett bevis för att strängteorin måste vara korrekt, eftersom vi observerar kvantmekanik och gravitation. Men där kan väl åsikterna gå isär.

Fascinerande.

Finns det några möjligheter att direkt verifiera teorierna? Eller vill man bygga ett teoretiskt ramverk som sedan på nåt sätt kan kopplas till verkligheten genom en finurlig användning av resultaten?

Det är ju jättehäftigt om man lyckas skapa en teoretisk kvantmekanisk gravitation. Tänkte mer på hur man testar teorin. Acceleratorer känns för mesigt då energidensiteten man behöver är så enorm. Astronomiförutsägelser? Eller kan man utgå ifrån teorin och sedan härleda "makroskopisk" gravitation som kan jämföras med verkligheten?

Kanske litegrann av en dum fråga och allt för tidigt jämfört med teoriutvecklingen.

Men, igen, handlar det inte enbart om att upplösningen utökas?

Är inte sk "strängar" det ultimata beviset för att vi enbart försöker att utöka upplösningen av det vi kan uppfatta och förstå?

Är dom "singulariteter" som "vi" upptäcker troliga?
Dvs är det verkligen singulariteter som vi försöker att beskriva?

Frågan är ju alltid om båda sakerna kan vara fel, så att säga. Jag lutar dock åt samma håll.


Det är precis det som är strängteorins akilleshäl i dagsläget. Folk har inte plockat fram tillräckligt många direkta förutsägelser, delvis för att att de uppenbara sakerna visar sig vid alldeles för höga energier (annars hade vi ju redan sett spår av dem), delvis för att matematiken snabbt blir krånglig. En sak som är ganska populärt i dagsläget kallas "the AdS/CFT correspondence". I princip är det en idé från strängteorin där modeller för material med starkt växelverkande elektroner kan avbildas på/betraktas som en enklare teori på ytan av ett svart hål. Om det skulle stämma så vore det ett starkt tecken på att strängteori har något att komma med. Såvitt jag vet har dock inte någon lyckats göra något kvantitativt av det ännu.


Vad gäller partikelfysik så har vi inte några direkta problem med upplösning, åtminstone inte i teorin. Där är vi snarare begränsade av experimentell upplösning. T.ex. elektronen ser verkligen mindre ut än vad vi kan mäta i experiment.

Huvudargumentet för att vi behöver en annan teori, kanske då strängteori, är snarare att man får problem om man försöker kombinera kvantfältteori och gravitation. Men visst, en ny teori som reproducerar resultaten vid dagens "upplösning" (vilket den måste) har rimligtvis sina nya egenskaper vid ännu kortare längdskalor, och det vore ju kul att förstå de energierna också.


Vad gäller singulariteterna i svarta hål så är det definitivt något man hoppas kunna förstå bättre eller till och med bli av med genom en kvantgravitationsteori. Jag tror inte att det finns alltför många fysiker som tror att det finns en faktisk fysikalisk singularitet, utan det är troligare att det är en signal av att modellen vi använder inte räcker till. Standardförfarandet om man hittar en oändlighet (eller ett tal som är exakt noll för den delen) är att man stannar upp och funderar på vad det är för approximation eller antagande man gjort som kan ha lett till det. Däremot, som strängteorin visar, så är det inte alltid så lätt att beräkna det hela utan sagda antagande, så man nöjer sig ofta, åtminstone tills vidare. Fallet svarta hål är extra lurigt i och med att vi behöver en ordentlig kvantgravitationsteori och att direkta experiment är mer eller mindre uteslutna.

Att matematiken snabbt blir krånglig är något som stör mig känslomässigt. Då menar jag i betydelsen tung att beräkna och inte svår att förstå. Inom klassisk fysik kan en vanlig bordsdator räkna ut att det blir solförmörkelse klockan elva i morgon, samtidigt skulle vi inte med all datorkraft i värden kunna simulera ett sandkorn på kvantnivå. Och är det verkligen så krångligt torde det ju krävas en närmast obegränsad matematisk förmåga av naturen som hela tiden skall lyckas i att lägga detta pussel.

Naturen lägger inget pussel eller räknar, den bara "är".
Vi beskriver detta varande mha fysik och har matematik som ett verktyg för denna beskrivning.

Den modell vi använder för beskrivningar i klassisk fysik är inte verkligheten utan endast tillräckligt bra för att vi ska nytta av den. Går du tillräckligt djup in i beräkningar av tex solförmörkelser kommer dessa också att vara extremt tunga.

Man kan förutsäga solförmörkelser tillräckligt noggrant för att bekräfta modellerna. Skaffar vi en större dator och räknar lite längre fram i tiden så förväntar vi oss att modellerna stämmer då också, allt annat vore sensation.

Det jag tycker är trist är att modellerna för kvantmekanik och strängteori leder till matematik som stämmer analytiskt men som inte på motsvarande sätt går att använda för praktiska beräkningar. Vi kan anta att modellerna skalar, men vi kan inte bekräfta det genom att simulera något av ett sandkorns storlek. Inte ens om vi använde hela vintergatan till att bygga en dator skulle vi kunna det.

Det betyder inte att modellerna behöver vara fel, men det gör det svårare att avgöra om de är riktiga eller inte.

Givetvis, ju fler entiteter och ju fler egenskaper dessa har desto mer komplicerade blir beräkningarna. Det är väl logiskt och inget som bör störa något?

Grejen är ju den att det är i teorin som upplösningen ökar.
Och, därmed får vi ju problem med oändligheter och singulariteter när vi inte kan påvisa/bevisa dem i vår omgivning.