String Theory is in crisis mode... 2 november 2024
String Theory Explained Simply 6 okt 2022
String theory brings together the two pillars of 20th Century physics, quantum mechanics and Albert Einstein's theory of relativity, into a single framework that can describe all of the reality of physics.
The Battle for REALITY: String Theory vs Quantum Field Theory 23 feb 2024 (*)
HOOFDSTUKKEN
0:00 Is de snaartheorie gek?
2:19 Waarom ben ik in Londen?
3:28 String Theory en Quantum Field Theory verschillen
5:16 Waarom zou je je bezighouden met String Theory?
6:52 Waarom hoeft een graviton geen massa en spin te hebben 2
7:52 Waarom geen graviton in Quantum Field Theory?
8:47 String Theory lost kwantisering van zwaartekracht op
11:20 Overeenkomsten en verschillen tussen QFT en String Theory
14:08 Waarom heeft String Theory extra dimensies nodig
15:01 Conclusie over String Theory
SAMENVATTING:
Quantum Field Theory (QFT) is een wiskundig raamwerk dat dicht bij een theorie van alles staat. Het beschrijft bijna alle deeltjes en krachten in het universum en is geconsolideerd in een overkoepelende theorie - het standaardmodel van de deeltjesfysica. Maar het is onvolledig omdat het de zwaartekracht niet verklaart.
Voer de snaartheorie in, wat gek klinkt, vooral omdat het een universum voorstelt dat bestaat uit trillende snaren en met minstens 10 dimensies!
We kennen er maar 4, de drie ruimtelijke dimensies en tijd. Het beweert dat er minstens 6 andere dimensies voor ons verborgen zijn. Maar het is populair omdat het een antwoord heeft dat zwaartekracht in kwantummechanische termen verklaart.
Verschillende combinaties van frequentie en dimensies beschrijven alle verschillende soorten materie, krachten en energie in het universum. Er zijn verschillende snaartheorieën, die allemaal gerelateerd zijn aan een diepere overkoepelende theorie genaamd M-theorie.
De kwantumveldentheorie stelt dat alle deeltjes excitaties zijn in velden die het hele universum omspannen, en dat krachten het gevolg zijn van de interactie van deze deeltjes die wordt gemedieerd door andere deeltjes die bosonen worden genoemd.
Maar we weten dat de kwantumveldentheorie werkt. Dit is niet het geval voor snaartheorie, maar we blijven ermee bezig omdat het een deeltje kan modelleren dat identiek lijkt aan het graviton, het theoretische ontbrekende bosondeeltje dat zwaartekracht zou kunnen kwantificeren.
Snaartheorie modelleert een deeltje met nul massa en spin van 2, wat een graviton zou zijn. Het hoeft geen massa te hebben omdat zwaartekracht zich voortplant met de snelheid van het licht en een oneindig bereik heeft. Alleen een massaloos bosondeeltje zou zulke eigenschappen kunnen hebben. Een spin van 2 is vereist om een uitsluitend aantrekkingskracht te modelleren, wat zwaartekracht is.
Kwantumveldentheorie kan ook gravitonen beschrijven – als excitaties in een theoretisch gravitonveld. Maar het probleem met het proberen om zwaartekracht te kwantificeren in kwantumveldentheorie is renormalisatie. Dit is de procedure om een theorie geldig te maken voor infinitesimaal kleine lengtes. Wanneer we dit proberen te doen, krijgen we oneindigheden in de vergelijkingen. Dus het kwantificeren van zwaartekracht met behulp van QFT werkt niet.
In tegenstelling tot QFT lost snaartheorie het probleem van het kwantificeren van zwaartekracht op. Maar de prijs die we betalen is dat we te maken hebben met 6 tot 7 extra dimensies. Dit is een probleem omdat deze dimensies nooit zijn gedetecteerd.
Wetenschappers hebben verklaringen bedacht over waar de ontbrekende dimensies zich zouden kunnen bevinden. Een daarvan is compactificatie. Het is als floss - van veraf lijkt het op een dunne 1D-lijn. Maar als je er beter naar kijkt, zien we dat het 3-dimensionaal is.
Een andere oplossing voor de ontbrekende dimensies is dat er superdimensionale membranen zouden kunnen zijn in een 4e dimensie die van ons is geïsoleerd. We zouden buiten ons lokale brane moeten bestaan om deze extra dimensies te zien.
Als we deze extra dimensies zouden kunnen detecteren, zou dat significant bewijs zijn dat snaartheorie waarschijnlijk een superieur model van het universum is, en dat QFT een benadering is.
Maar er zijn enkele overeenkomsten tussen QFT en snaartheorie. De amplitude in QFT komt overeen met het aantal deeltjes, net zoals de amplitude van de trillingen in snaartheorie ook overeenkomt met het aantal deeltjes.
Waarom heeft de snaartheorie al deze dimensies nodig? Omdat de wiskunde ervan niet werkt in 4 dimensies. Het werkt alleen als we de snaren in ten minste 10 dimensies laten trillen. Merk op dat extra dimensies ook in kwantumveldentheorieën kunnen worden getheoretiseerd, maar we hebben ze niet nodig gehad om de theorie te laten werken. De wiskunde werkt prima zolang we de zwaartekracht negeren.
Update 26.11.2024