Почему струнные теоретики игнорируют космологию?

Я, вероятно, не должен комментировать и, вероятно, буду отвергнут настоящими теоретиками струн (я бывший теоретик-космолог / гравитационно-волновой, который разговаривал со многими теоретиками струн и слушал много выступлений), но я не могу сопротивляться. ..

Струнные теоретики (и, честно говоря, многие физики-теоретики) не хотели бы ничего большего, чем иметь возможность объяснить космологию в рамках теории струн. Модель, объясняющая, почему у нас есть четыре больших пространственно-временных измерения, создающая либо механизм для решения проблемы космологической постоянной, либо, по крайней мере, полностью рассчитываемую модель квантовой гравитации из первых принципов, которая реализует антропный принцип, и разрешающая сингулярность Большого взрыва, была бы потрясающей . Любой теоретик космологии или теории струн хотел бы написать эту статью.

К сожалению, с пространством де Ситтера трудно иметь дело в теории струн. Существуют сложные истории (например, KKLT), которые могут поддерживать положительную космологическую постоянную, но это требует большой работы, и только ее часть может быть точно рассчитана. Также неизвестно, как обращаться с фоном, зависящим от времени, в теории пертурбативных струн (которая нужна для космологии), и никто на самом деле не знает, что такое непертурбативная теория струн для пространств-времен, которые асимптотически не являются AdS. Вы можете установить пределы, в которых теория струн становится супергравитацией, и разработать модели теории поля в рамках супергравитации (или теории, смежной с супергравитацией) и назвать это «вдохновленным теорией струн», но эта чисто низкоэнергетическая картина выглядит довольно скучной для струны. перспектива теории.

С точки зрения болот: как сказал один струнный теоретик в выступлении, которое я посетил, болота — это область, где есть много доказуемых, но не интересных утверждений, и много интересных, но недоказуемых утверждений, но очень мало интересных и доказуемых утверждений.заявления. Насколько я понимаю (но я не эксперт), гипотезы, исключающие нормальные инфляционные модели, более спекулятивны. Так что я не уверен, что заявления о болотах так же очевидны, как звучат в заголовках. Имея это в виду, я думаю, что хорошо, что люди не выбирают легкий путь и пытаются отмахнуться от того факта, что гипотеза о болотах несовместима со стандартной инфляцией. Что я нахожу менее привлекательным, так это то, что некоторые будут использовать эту гипотезу, чтобы занять позицию, что инфляция неблагоприятна, без твердого доказательства гипотезы и без предоставления какого-либо альтернативного объяснения наблюдений, которые может объяснить инфляция.

Сказав все это, определенно есть исключения: Ева Сильверстайн, например, проделала много очень классной работы по разработке новых космологических моделей, основанных на теории струн, а Нима Архани-Хамед применил амплитудные методы, над которыми он работает, к космологическим исследованиям. корреляторы. Таким образом, было бы несправедливо заявить, что теоретики струн игнорируют космологию, хотя я считаю справедливым, что не было достигнуто большого прогресса в объяснении основной космологии с помощью первых принципов теории струн, и есть некоторые ключевые препятствия. делать это.

Итак... tl;dr... Я не думаю, что сторонники теории струн игнорируют космологию, потому что им это неинтересно. Я думаю, что они игнорируют это, потому что это сложно : никто не знает, как добиться прогресса в зависимых от времени фонах с неудобной асимптотикой, актуальной для космологии. Тем не менее, это сложный вопрос, и есть струнные теоретики, которые делают интересные вещи в космологии (даже если это не является основной тенденцией применения AdS/CFT к конденсированному веществу).

Я не космолог и не очень хороший теоретик струн, но, поскольку я сам интересуюсь этой темой, я попытаюсь ответить на этот вопрос. Не стесняйтесь поправлять меня, если что-то не так.

Во-первых, вспомните, почему некоторым людям может не понравиться отбрасывать теорию струн. Эти моменты могут показаться очевидными, но в подобных дебатах их часто пропускают.

• Самое главное, теория струн объединяет квантовую механику с гравитацией. Для общепринятой КТП отсутствие учета гравитации, очевидно, указывает на необходимость более глубокой теории. Иногда говорят, что теория струн опасно близка к тому, чтобы ее нельзя было опровергнуть , но, с другой стороны, Стандартная модель в некотором смысле фальсифицирована , поскольку не содержит гравитации. В настоящее время теория струн кажется наиболее интересной потенциальной теорией квантовой гравитации.
• Теория струн могла бы объяснить точную структуру Стандартной модели: откуда берется точная калибровочная группа, массы и заряды частиц и число поколений?
• Теория струн, возможно, могла бы решить несколько других проблем, таких как проблема иерархии масс Хиггса.
• Наконец, хорошо известно, что теория струн является плодотворной областью исследований, дающей много удивительных и интересных результатов, связанных как с физикой, так и с чистой математикой.

Так что всякий раз, когда вы встречаете энтузиаста-теоретика струн, она считает, что теория струн — это то, к чему мы должны, по крайней мере, относиться очень серьезно, даже если мы еще не знаем, как и согласуется ли она с нашими текущими экспериментальными знаниями о нашей Вселенной.

Между тем, со стороны космологии здесь чуть больше места для маневра, чем в физике элементарных частиц, особенно если допустить модели, которые наивно выглядят неестественными. Во-первых, мы на самом деле не знаем, что такое темная материя, и официально не знаем, откуда берется темная энергия. Насколько мне известно, точные детали инфляции также до сих пор не установлены.

Недавние гипотезы де Ситтера о болотах указывают на потенциальный конфликт между космологией и теорией струн. Для струнных теоретиков есть два выхода: скучный и захватывающий.

1. Скучный выход состоит в том, что некоторые догадки о болотах могут быть просто неверны. Это явно остается возможностью. С другой стороны, несмотря на то, что гипотезы строго не доказаны, они, кажется, говорят нам, что нравится и что не нравится теории струн, поскольку обычно эти гипотезы подтверждаются надежными доказательствами (имеются в виду теоретико-струнные сценарии, поддерживающие теорию струн). предположения). Конечно, мы не должны исключать возможность того, что одна, многие или все эти гипотезы допускают лазейки. Но если мы хотим серьезно относиться к теории струн как к потенциальной теории природы, нам следует прислушаться к тому, что она говорит.
2. Другая возможность состоит в том, что теория струн пытается рассказать нам что-то действительно нетривиальное о космологии. Возможно, довольно странные космологические модели оказываются очень естественными в теории струн. Возможно, вселенная на самом деле не де Ситтер, но вместо этого все-таки есть квинтэссенция. Насколько я понимаю, обычно с теорией струн противоречат космологические модели , а не наблюдения . Теория струн может дать нам новый способ изучения космологии, и, если повезет, ее даже можно будет проверить.

Некоторый удивительный тип космологии, предсказанный теорией струн, может даже считаться проверяемым предсказанием, которое можно сравнить с будущими наблюдениями. Таким образом, рассмотрение того, как теория струн «делает» космологию, определенно имеет отношение к теоретикам струн.

Конечно, статья, которую вы процитировали, выглядит как попытка сторонников теории струн разрушить инфляцию. Однако авторы просто заявляют, что внутри теории струн существует заговор против инфляции, точно так же, как в теории струн существует заговор против пространства-времени де Ситтера. Возможно, теория струн хочет заменить инфляцию чем-то еще лучшим.

Наконец, все это, конечно, оставляет открытой возможность того, что теория струн неверна. Космология может быть многообещающей областью для демонстрации этого, в большей степени, чем физика элементарных частиц, с которой теория струн, как известно, приспосабливается. Если теория струн действительно выступает против инфляции, мы не должны этого игнорировать; если же инфляция все же окажется верной, тем хуже для теории струн.

Тот факт, что теоретики струн пытаются построить решения де Ситтера, показывает, что они не игнорируют космологию.

Я только удивляюсь, почему для этого предпринимаются такие усилия, ведь стандартная космология работает и в пространствах Анти-де-Ситтера.

См., например:

Космология мира браны

Стандартная космология на границе Анти-де Ситтера