Arkisto
- syyskuu 2023
- elokuu 2023
- kesäkuu 2023
- toukokuu 2023
- huhtikuu 2023
- maaliskuu 2023
- helmikuu 2023
- tammikuu 2023
- joulukuu 2022
- marraskuu 2022
- lokakuu 2022
- syyskuu 2022
- elokuu 2022
- kesäkuu 2022
- toukokuu 2022
- huhtikuu 2022
- maaliskuu 2022
- helmikuu 2022
- tammikuu 2022
- joulukuu 2021
- marraskuu 2021
- lokakuu 2021
- syyskuu 2021
- elokuu 2021
- kesäkuu 2021
- toukokuu 2021
- huhtikuu 2021
- maaliskuu 2021
- helmikuu 2021
- tammikuu 2021
- joulukuu 2020
- marraskuu 2020
- lokakuu 2020
- syyskuu 2020
- elokuu 2020
- kesäkuu 2020
- toukokuu 2020
- huhtikuu 2020
- maaliskuu 2020
- helmikuu 2020
- tammikuu 2020
- joulukuu 2019
- marraskuu 2019
- lokakuu 2019
- syyskuu 2019
- elokuu 2019
- heinäkuu 2019
- kesäkuu 2019
- toukokuu 2019
- huhtikuu 2019
- maaliskuu 2019
- helmikuu 2019
- tammikuu 2019
- joulukuu 2018
- marraskuu 2018
- lokakuu 2018
- syyskuu 2018
- elokuu 2018
- kesäkuu 2018
- toukokuu 2018
- huhtikuu 2018
- maaliskuu 2018
- helmikuu 2018
- tammikuu 2018
- joulukuu 2017
- marraskuu 2017
- lokakuu 2017
- syyskuu 2017
- elokuu 2017
- kesäkuu 2017
- toukokuu 2017
- huhtikuu 2017
- helmikuu 2017
- tammikuu 2017
- joulukuu 2016
- marraskuu 2016
- lokakuu 2016
- syyskuu 2016
- elokuu 2016
- kesäkuu 2016
- toukokuu 2016
- huhtikuu 2016
- maaliskuu 2016
- helmikuu 2016
- tammikuu 2016
- joulukuu 2015
- marraskuu 2015
- lokakuu 2015
- syyskuu 2015
- elokuu 2015
- kesäkuu 2015
- toukokuu 2015
- huhtikuu 2015
- maaliskuu 2015
- helmikuu 2015
- tammikuu 2015
- joulukuu 2014
- marraskuu 2014
- lokakuu 2014
- syyskuu 2014
- elokuu 2014
- kesäkuu 2014
- toukokuu 2014
- huhtikuu 2014
- maaliskuu 2014
- helmikuu 2014
- tammikuu 2014
- joulukuu 2013
- marraskuu 2013
- lokakuu 2013
- syyskuu 2013
Kaikki tai ei mitään
Tässä viimeinen poiminta kurssilta Fysiikkaa runoilijoille. Aiemmissa osissa kirjoitin klassisen mekaniikan paljastamasta uudesta kauneuden muodosta, suppeasta suhteellisuusteoriasta ja vääristä ideoista, yleisestä suhteellisuusteoriasta ja suuresta järjettömyydestä, kvanttimekaniikasta ja ymmärryksen rajoista, kvanttikenttäteorian määräyksistä aineelle ja vuorovaikutuksille sekä selitysten ketjun päättymisestä kosmologiassa. Viimeinen aihe on kaiken teoria (luentomoniste löytyy täältä).
Nykyään on kaksi perustavanlaatuista fysiikan teoriaa: ainetta käsittelevä hiukkasfysiikan Standardimalli ja aika-avaruutta kuvaava yleinen suhteellisuusteoria. Eteenpäin voi mennä kolmella tavalla: laajentamalla Standardimallia uusilla hiukkasilla, vuorovaikutuksilla ja symmetrioilla; kehittämällä uusia gravitaatioteorioita; tai yhdistämällä hiukkasfysiikkaa ja yleistä suhteellisuusteoriaa. Standardimallin laajennuksia on kehitetty lukuisia, suosituimpina supersymmetria, suuret yhtenäisteoriat ja tekniväri. Samoin uusia gravitaatioteorioita on tukuittain. Molemmilla suunnilla kaikki kokeet ovat toistaiseksi vain varmentaneet nykyisten teorioiden ennusteet.
Meneillään oleva vuosittainen Moriondin konferenssi, jossa esitellään LHC:n kokeellisia tuloksia, on tyypillinen tapaaminen: löytöjä ei ole ja uuden fysiikan rajat siirtyvät hiljalleen ylöspäin. Ehdotettujen uusien hiukkasten mahdolliset massat kasvavat ja vuorovaikutukset heikkenevät joskus kymmenen tai parikymmentä prosenttia kauemmas, toisinaan enemmän. Samoin käy gravitaatioteorioiden kohdalla.
Yleisen suhteellisuusteorian ja kvanttifysiikan yhdistämisen suhteen tilanne on erilainen: ei ole juuri ennusteita eikä kokeita, joilla testata niitä. (Merkittävänä poikkeuksena kosminen inflaatio, jossa kvanttigravitaatio on koskettanut havaintoja.) Standardimallin ja yleisen suhteellisuusteorian laajennuksia voi rakentaa vanhojen periaatteiden päälle. Gravitaation ja kvanttifysiikan yhdistäminen kaiken kattavaksi teoriaksi ei sen sijaan onnistune ilman tyystin uudenlaisia ideoita, ja siinä yleensä aloitetaan kaukana nykyisten havaintojen rajasta.
Eniten tutkittu ehdokas kaiken teoriaksi on säieteoria. Kvanttikenttäteoriassa aine koostuu aika-avaruuden täyttävistä kentistä, joiden pieniä häiriöitä hiukkaset ovat. Säieteoria hylkää idean kentistä ja ottaa askeleita taaksepäin. Kvanttimekaniikka on teoria, jossa otetaan klassisen fysiikan pistemäiset (eli nollaulotteiset) hiukkaset ja tehdään niistä epämääräisiä – voi sanoa, että hiukkaset kvantitetaan. Säieteorian lähtökohtana voi pitää yksinkertaista kysymystä: entä jos kvantitetaan sen sijaan yksiulotteisia kappaleita, eli säikeitä?
Säieteorian kehittäminen oli monivaiheinen prosessi, ja kesti vuosia hahmottaa, että se edes käsittelee säikeitä. Säieteorian poikkeavat lähtökohdat tekivät siitä aikanaan riskialttiin tutkimuskohteen. Kertoman mukaan jotkut sen keskeisistä kehittäjistä 60- ja 70-luvulla olivatkin lähellä jäädä ilman työpaikkaa, koska touhua pidettiin turhanpäiväisenä. Lopulta läpimurto oli kuitenkin paljon isompi kuin kukaan oli odottanut.
Yksinkertaisella kysymyksellä säikeiden kvantittamisesta on kauaskantoiset seuraukset. Osoittautuu, että säikeiden värähtelyt vastaavat sekä hiukkasia että gravitaatiota. On aina lupaavaa, kun teoria antaa ilman ylimääräisiä oletuksia ulos kaikenlaista tunnettua ja kaivattua. Säieteorialla on rikas matemaattinen rakenne, ja se pitää sisällään hiukkasfysiikan, gravitaation, supersymmetrian ja suuren yhtenäisteorian – lyhyesti sanottuna kaikkea mitä kaiken teoriaan kaivata saattaa.
Lisäksi, ensimmäisenä teoriana fysiikan historiassa, säieteoria ennustaa montako ulottuvuutta on olemassa. Valitettavasti säieteorian ennuste on kymmenen, ei neljä. Lisäksi säieteoriasta helposti saatava gravitaatioteoria on erilainen kuin yleinen suhteellisuusteoria. Tämä on hyvä piirre, koska se on ennuste, jolla teorian voi varmentaa tai hylätä. Ongelma on se, havainnot ovat jo hylänneet sen: poikkeamat yleisestä suhteellisuusteoriasta ovat liian suuria. Hiukkasfysiikan kanssa on samanlainen pulma: säieteoriasta saa helposti hiukkasfysiikkaa ulos, mutta havaintojen kanssa yhteensopivan hiukkasfysiikan saaminen on vaikeaa.
Naiivista ajateltuna jo ulottuvuuksien lukumäärän perusteella voisi hylätä säieteorian. Mutta havaintojen kanssa ristiriidassa olevaa teoriaa voi hylkäämisen sijaan muokata. Useimmiten fysiikassa ensimmäiset ideat eivät ole yksityiskohdiltaan oikein, ja vasta kehittelyn myötä löydetään oikea ratkaisu. Niinpä on oletettu, että säieteorian kuusi ylimääräistä ulottuvuutta ovat niin pieniä, että emme huomaa niiden olemassaoloa. Tyypillisesti niiden koko on pienempi suhteessa protoniin kuin mitä protoni on suhteessa meihin. (Mutta tästä on paljon erilaisia vaihtoehtoja.)
Näkemämme hiukkasfysiikka ja gravitaatio riippuu siitä, miten ylimääräiset ulottuvuudet on kääritty pieniksi. Toisin sanoen käärimällä ulottuvuudet eri tavoin voidaan säätää sitä, millaisia hiukkasia on ja miltä gravitaatio näyttää, ja niitä voidaan yrittää säätää vastaamaan havaintoja. Tämä on kuitenkin onnettomuus onnessa: ei tiedetä, mikä periaate määrää oikean käärimisen, ja vaihtoehtoja on tuhottoman paljon. (Ei ole selvää, miksi ylimääräisiä ulottuvuuksia olisi juuri kuusi.) Itse asiassa ei edes tiedetä, onko tällaista periaatetta tai ainoaa oikeaa käärimistä olemassa.
Monet säieteorian kärkinimistä ovat päätelleet, että koska he eivät ole keksineet ratkaisua, sellaista ei ole olemassa. Heidän mukaansa kaikki vaihtoehdot ovat mahdollisia, ja on olemassa multiversumi, jossa kaikki mahdolliset maailmankaikkeudet ovat todellisia. (Sanan ”todellinen” merkitys on tosin tässä yhteydessä hieman hämärä.) Ajatus on saanut tukea useilta tunnetuilta kosmologeilta tukea, mutta toiset pitävät sitä epätoivon tienä, joka ei johda mihinkään.
Joka tapauksessa säieteoria ei ainakaan tällä hetkellä ennusta mitään. Säieteorian kautta on kyllä löytynyt kiehtovia matemaattisia rakenteita, ja toistaiseksi siitä onkin kenties ollut enemmän hyötyä matematiikalle kuin fysiikalle. Säieteorian piirissä on myös kehitetty laskennallisia apuvälineitä, joita on sovellettu raskaiden ionien törmäysten ja kiinteän olomuodon ilmiöiden kuvailemiseen. (Näiden alojen tutkijoilla on poikkeavia mielipiteitä siitä, kuinka hyödyllisiä nämä menetelmät ovat olleet.)
On muitakin ehdokkaita kvanttigravitaatioteoriaksi ja kaiken teoriaksi, mutta yksikään ei ole luvannut niin paljon kuin säieteoria. Ellei jokin muu idea tee läpimurtoa tai ellei löydy jotain uutta ideaa siitä, miten säieteoria pitäisi muotoilla (etenkin mitä ylimääräisiin ulottuvuuksiin tulee), ei ole selvää kuvaako säieteoria todellisuutta, onko se teoria kaikesta vai ei mistään.
20 kommenttia “Kaikki tai ei mitään”
Vastaa
Ketjun viimeinen lenkki
Poiminnoista kurssilta Fysiikkaa runoilijoille aiheista on vuorossa toiseksi viimeinen aihe, kosmologia. (Luentomoniste löytyy täältä.) Aiemmissa osissa on käsitelty klassista mekaniikkaa ja uudenlaista kauneuden muotoa, suppeaa suhteellisuusteoriaa ja vääriä ideoita, yleistä suhteellisuusteoriaa ja suurta järjettömyyttä, kvanttimekaniikkaa ja ymmärryksen rajoja, ja sitä miten kvanttikenttäteoriaa määrää aineen ja vuorovaikutukset.
Ennusteiden tekemiseen fysiikassa tarvitaan kaksi asiaa. Ensimmäinen on fysiikan lait, jotka kertovat, mistä osista tutkittava systeemi koostuu ja miten ne vuorovaikuttavat toistensa kanssa. Klassisessa mekaniikassa aine rakentuu pistemäisistä hiukkasista, jotka kohdistavat toisiinsa voimia. Suhteellisuusteoriassa ja kvanttifysiikassa osaset ja niiden vuorovaikutukset ovat monimutkaisempia, mutta periaate on sama. Fysiikan lait kertovat vain, millaiset tapahtumat ovat mahdollisia, ne eivät riitä kertomaan, mitä todella tapahtuu.
Yksikäsitteisten ennusteiden saamiseksi pitää tuntea myös systeemin alkutila. Kun tiedetään, millainen systeemi on nyt, niin lait kertovat, miten se kehittyy. Esimerkiksi Aurinkokunnan planeettojen tämänhetkisistä paikoista ja nopeuksista voi ennustaa niiden liikkeet. Kun mennään tarpeeksi kauas ajassa, pitää antaa alkuehdot sille, millaisesta kaasupilvestä planeetat tiivistyivät; sitä varten puolestaan pitää tietää, miten pöly oli muodostunut varhaisten tähtien räjähdyksissä, millä tapaa tähdet olivat syntyneet, mistä niiden siemenet olivat peräisin ja niin edelleen.
Esimerkki näyttää, miten kosmologiset kysymykset kehystävät kaiken fysiikan tutkimuksen, kun mennään tarpeeksi pitkälle. Se osoittaa myös, että kosmologiassa ei riitä fysiikan lakien tunteminen, vaan myös alkuehdot ovat tutkimuksen kohde. Asian voi ilmaista myös niin, että kosmologisten havaintojen avulla voidaan saada tietoa kaikkeuden alkutilanteesta.
Klassinen fysiikka ja suhteellisuusteoria ovat deterministisiä: kaikilla syillä on seuraus. Asiat ovat tietyllä tavalla nyt siksi, että ne olivat aiemmin tietyllä tavalla. Tällainen selitysten ketju ei koskaan pääty, aina tarvitaan aikaisempi syy.
Kvanttifysiikka on kuitenkin osoittanut, että maailmankaikkeus on epädeterministinen. (Asiassa tosin on sellainen epävarmuus, että kvanttifysiikkaa ei ymmärretä täysin.) Niinpä on seurauksia, joilla ei ole syitä. Kaiken näkemämme rakenteen siementen arvellaan syntyneen kvanttivärähtelyistä kosmisessa inflaatiossa ensimmäisen sekunnin murto-osan aikana. (Ei tosin tiedetä, mitä oli ennen inflaatiota, vai oliko mitään.) Kvanttikenttäteorian lait ennustavat vain todennäköisyysjakauman näille pienille epätasaisuuksille, ja ainoastaan yksi vaihtoehto erilaisista mahdollisuuksista toteutuu. Koska kvanttifysiikka on epädeterminististä, mikään sääntö ei määrää sitä, mikä mahdollisuuksista valikoituu: kaikki rakenne syntyy sattumasta. Selitysten ketju saavuttaa loppunsa, tai pikemminkin alkunsa.
12 kommenttia “Ketjun viimeinen lenkki”
-
Eusa sanoo:
Taitaa olla selvää, että kvanttifysiikka osoittaa havaittavan todellisuuden olevan tilastollinen. Tuskin voimme koskaan päätellä, että se olisi epädeterministinen.
Fysiikan tekemisen kannalta hedelmällistä on olettaa, että kaikkeus on deterministinen. Esimerkki: kun hiukkasen ominaisuudet ovat levinneet ympäristöön, on mielestäni viisaampaa ajetella, että hiukkanen on tilastollisesti useassa mahdollisessa paikassa kuin että toteaisi sen olevan useassa paikassa samanaikaisesti.
Sama koskee kosmologiaa. Osa johtopäätösten valinnoista kapeuttaa helposti jatkotutkimusta, esim. pimeän energian tapauksessa globaalin aikakehityksen johtopäätös havaitsijakeskeisyyden perusteella (eri havaitsijoiden aikakehitykset voivat kompensoida) tai pimeä aine massamaisen käyttäytymisen perusteella (massailmiö voi syntyä muustakin energiasta kuin aine-energiasta).
-
Mika sanoo:
Onko nykyään mitään edes etäisesti varteenotettavia muita selityksiä havainnoille kuin maailmankaikkeuden kiihtyvä laajeneminen, vai onko se järkevän epäilyn ulkopuolella?
-
Syksy Räsänen sanoo:
Ks. http://www.tiede.fi/blogit/maailmankaikkeutta_etsimassa/kirkkaudesta_pimeyteen
Viidessä vuodessa todistusaineisto kiihtyvän laajenemisen puolesta on kasvanut, mutta se ei mielestäni ole järkvän epäilyn ulkopuolella. Sen sijaan laajeneminen on kyllä selvästi hidastunut odotettua vähemmän.
-
-
Sunnuntaikosmologi sanoo:
Onko kosmisen inflation teoria mahdollisesti niin lujalla pohjalla että Alan Guthilla olisi lähitulevaisuudessa edessään reissu Tukholmaan ?
Ja jos näin käy, niin jakaisiko hän palkinnon jonkun kanssa ? Kenen ?-
Guth ei ollut ensimmäinen, joka esitti inflaatiota. Häntä ennen ilmestyi paperit Starobinskylät ja Kazanakselta, joissa oli jotain (mutta ei kaikkia) samoja ideoita.
Muita tärkeitä alkuaikojen tekijöitä olivat Sato, Mukhanov, Chibisov, Linde, Albrecht, Steinhardt, Hawking ja Moss. Monet heistä ovatkin jo saaneet palkintoja inflaatiosta.
En osaa sanoa, annetaanko inflaatiosta Nobelin palkinto pian vaiko ei. Nobeleita (toisin kuin monia muita fysiikan palkintoja) myönnetään vain asioille, jotka on kokeellisesti varmennettu. Inflaation ennusteet ovat olleet hyvin paikkansapitäviä, mutta kilpailijoitakin on vielä. Kenties palkinnon voisi antaa inflaatiolle tärkeiden kvanttivärähtelyiden ymmärtämisestä.
-
-
Kari sanoo:
”Kaiken näkemämme rakenteen siementen arvellaan syntyneen kvanttivärähtelyistä kosmisessa inflaatiossa ensimmäisen sekunnin murto-osan aikana.”
Hienoa nähdä kerrankin täsmällistä puhetta tällaisessa tekstissä! Joskus näkee tuonkin asian kovin maailmaa syleilevänä väitteenä, suorastaan räikeästi provosoiden, että ”KAIKKI syntyi ensimmäisen sekunnin murto-osan aikana.” Kun esim. tämä lause syntyi vasta tätä kirjoittaessa. 🙂
Mutta tämä: ”kaikki rakenne syntyy sattumasta”. No ei sentään. Esim. tämän lauseen rakenne (joka fysikaalisesti näkyy tuossa näytöllä)syntyi äsken minun oman suunnitteluni tuloksena.
-
Markku Tamminen sanoo:
Sattuma on tosiaan ongelmallinen käsite. Jos ajatellaan noita inflaation aikaisia tapahtumia, voidaan kai esittää niinkin radikaali väite kuin että ”kaikki on syntynyt sattumalta”. Vaikka sattuma tässä mielessä voitaisiinkin fysiikassa formuloida matemaattisesti, tämä formulointi ei mielestäni kuitenkaan voi vastata kysymykseen ”miksi kaikki on sellaista kuin on?”, vaan korkeintaan kysymykseen ”millaisella mekanismilla kaikki on syntynyt?”. Jos nyt sitten siihenkään.
Kiitos muuten mainiosta blogista. Näitä ei taida Suomessa tästä aihepiiristä muita ollakaan.
-
Lentotaidoton sanoo:
Tieteen ”tehtävä” ei olekaan antaa vastauksia miksi-kysymyksiin. Miksi? Siksi, että niissä intuitiivisesti oletetaan syy ja tavallisesti myös syyn antaja. Tiedämme uskonnollisen lähestymistavan hedelmättömyyden. Siis ei: miksi (why) maailma on olemassa, vaan kuinka (how) maailma on olemassa. Jälkimmäisen puitteissa on mahdollista antaa tieteellisesti perusteltuja vastauksia. Hyvä kirja: Lawrence M Krauss: a universe out of nothing.
-
Pentti S. Varis sanoo:
Monen fysiikan ilmiön kohdalla miksi-kysymys on aivan asiallinen ja vastattavissa, vieläpä helpommin kuin kuinka-kysymykseen. Maailman olemassaolon miksi-kysymykseen voi ainakin tulevaisuuden tiede vastata antamalla maailman alkuehdot.
Jos taas tarkoitetaan perimmäistä syytä, se voisi olla tietoisuus, koska tietoisuuden ikuinen ja täydellinen olemattomuus tekee mahdottomaksi, että mitään voisi olla olemassa.
-
Subjekti-objekti -suhde on tosiaan todellisuuden ytimessä. Siksi fysiikka ei mielestäni voi koskaan kehittää todellista kaiken teoriaa, koska sen tutkimuskohteena on vain tämän suhteen toinen osapuoli.
-
Tietoisuus on emergentti monimutkaisten aivojen fysikaalinen ominaisuus. Siis puhdasta fysiikkaa. Tietoisuudella ei ole mitään tekemistä ”täydellisen olevaisuuden” tai ”ikuisuuden” kanssa.
Mitä on ”täydellinen olevaisuus”? Hölynpölyä. ”Maailman alkuehdot” on yksikertaista kirjoittaa, se mitä se tarkoittaa on lähinnä turhaa absurdista metafysiikkaa. Eli uskontoa. Tiede ei argumentoi uskonnollisesti.
-
-
-
Myös Ludwig Wittgenstein ajatteli Tractatuksessaan, että kysymys ”millainen maailma on” kuuluu tieteen piiriin, mutta kysymys ”miksi maailma on” kuuluu lähinnä mystiikan alaan. Hänkään ei kuitenkaan pitänyt viime mainittua sellaisena näennäiskysymyksenä kuin jotkut nykyiset luonnontieteilijät, joille kaikki filosofointi on vierasta. Myös filosofisiin kysymyksiin voi suhtautua avoimin mielin eikä mitään uskonnollisia ennakko-oletuksia tarvitse olla.
Vastaa
Kvanttivärähtelyjen lapset ja gravitaatioaallot
Puhun tiistaina 21.3. kello 18.00 Ursan kevätkokouksen alkupalana Tieteiden talon (Kirkkokatu 6) salissa 104 aiheesta Kvanttivärähtelyjen lapset: kosminen inflaatio ja Higgsin kenttä. Tiivistelmä on seuraava:
Kaikki maailmankaikkeuden rakenne galaksien rihmoista DNA:han (ja siitä alaspäin) on tiettävästi syntynyt kvanttivärähtelyistä kosmisessa inflaatiossa sekunnin ensimmäisen murto-osan aikana. Esitelmässä käydään läpi sitä, miten inflaatio kehitetiin, mistä siinä on kyse ja miten sen voisi varmentaa.
Torstaina 23.3. kello 18.30 entisessä Kauppakorkean rakennuksessa LIGO-gravitaatioaaltoryhmän jäsen Matthew Evans puhuu gravitaatioaalloista osana Fysiikan päiviä. Puhe on tarkoitettu suurelle yleisölle ja siihen on vapaa pääsy. LIGO:lle povataan tämän vuoden Nobelin palkintoa, ja tämä on poikkeuksellinen tilaisuus kuulla gravitaatioaalloista yhdeltä ryhmän kärkinimistä.
Päivitys (14/03/17): Evansin puheen päivämäärä korjattu. Puheesta on nyt Facebook-tapahtuma.
Fermioneista saa bosoneja (esim. Cooperin parit) mutta käänteinen on vaikeampaa. Joskus mietin olisiko mahdollista olla puhtaasti fermionista säieteoriaa joka ei olisi supersymmetrinen. Supersymmetriaahan ei ole luonnosta havaittu, ja supersymmetriaa ja säikeisyyttä on toisaalta motivoitu samantapaisen ongelman ratkaisemisella eli UV-äärellisyyden. Silloin tulee mieleen että toinen piirteistä on ehkä tarpeeton.
Supersäieteorian supersymmetria koskee säikeiden värähtelyjä. Tämän ei kuitenkaan tarvitse tarkoittaa sitä, että havaitsemamme hiukkasfysiikan teoria olisi upersymmetrinen. Yleensä ylimääräisten ulottuvuuksien kääriminen valitaan siten, että hiukkasteoria on supersymmetrinen, mutta toisinkin voisi tehdä.
En tiedä, onko hiukkasfysiikan supersymmetrian motivaatioissa UV-äärellisyys suuressa osassa. Nykyään monet ajattelevat, että se ei ole kovin oleellinen piirre, koska ajatellaan, että ongelma ratkeaa vasta kvanttigravitaatiossa. Standardimallihan on renormalisoituva ja siltä osin UV-äärellinen ilman supersymmetriaa. (Vaikka Higgsin takia Standardimalli ei olekaan ristiriidaton mielivaltaisen korkeille energioille.)
Voiko aikaa ajatella renkaaksi kaartuneena ulottuvuutena? Voisivatko säieteorioiden lisäulottuvuudet olla vastaavia käpertyneitä (spiraalisia) vapausasteita?
Olisiko jokaiselle ulottuvuudelle hyvä löytyä fysikaalinen funktio kuten optiset 3 metristä ulottuvuutta ja massaan sidottu (syklinen) aika? Onko tutkittu mitä säieteorioiden käpertyneet ulottuvuudet voisivat edustaa?
Tiettävästi aikaulottuvuus ei ole äärellinen ja syklinen, ts. sellainen, että maailmankaikkeuden lopusta mentäisiin takaisin alkuun.
Säieteorioiden ylimääräiset ulottuvuudet ovat useimmissa malleissa äärellisiä, mutta niiden muodot ovat monimutkaisia. (Spiraaleilla ei ole asian kanssa mitään tekemistä.)
En ymmärrä viimeisiä kysymyksiä.
Tarkoitan viimeisellä kysymyksellä sitä, että kun avaruusajan ulottuvuudet edustavat liikkeen mitallisuutta, mittarina rajanopeus c, mikä merkitys säikeille on päästä värähtelemään vielä useammassa ulottuvuudessa? Voisiko olla ulottuvuuksia esim. lomittumista tai varausta, kvanttiominaisuuksia, varten?
Luulisi, että oikeita ennusteita antavan säieteorian valikoimisessa olisi tuollaisia pohdittu. Itse en ole säieteorioihin perehtynyt alkuunkaan.
Kuten blogimerkinnässä lukee, säieteoria ei toistaiseksi varsinaisesti ennusta mitään.
Kuvauksesi ulottuvuuksista ei ole paikkansapitävä. Tämä riittäköön tästä.
Vuonna 2004 Aspenissa (USA) pidettiin NY Timesin mukaan säieteorian 20-vuotis synttäriseminaari. Sinä kuitenkin mainitset säieteorian kehittäjien olleen liikkeellä jo 60-luvulla.
Ulottuuko säieteorian aikaisin historia 60-luvulle ? Keitä nuo pioneerit olivat ?
Kirjoitat noiden pioneerien vaarantaneen uransa satsaamalla säieteorian ideoiden kehittelyyn. Nyt myöhempinä vuosina kuuleman mukaan on joskus valitettu että liian moni kallisarvoisista fysiikan teorian oppituoleista miehitetään säieteoreetikoilla …
Säieteoriaa tosiaan tutkittiin jo 60-luvulla, ja vuonna 1974 ymmärrettiin, että se sisältää gravitaation. Tuo 20-vuotisjuhla on mitattu vuodesta 1984, jolloin hahmotettiin, että (tietyllä tavalla muotoiltu) säieteoria on matemaattisesti konsistentti.
Tämä Wikipedian historiaosuus näyttää olevan jokseenkin OK:
https://en.wikipedia.org/wiki/String_theory#History
1980-luvulta alkaen säieteoriasta tosiaan tuli hyvin suosittu. Ymmärtääkseni pysyvien paikkojen antaminen huomattavissa määrin säieteoreetikoille (olipa se hyvä tai huono asia) ei ole enää nykyään samanlainen trendi kuin aiemmin.
voiko yleisen suhteellisuusteorian ja kvanttifysiikan yhdistelmän toimivuuden testaamisena tietyllä tapaa pitää Event Horizon Telescope -kuvausta, jos se onnistuu?
Mustan aukon toimintaan on sovitettu monia kvanttimekaniikan lainalaisuuksia ja muodostettu erilaisia malleja. Eikö noiden osalta voisi joitain poissulkemisia mahdollisesti tässä yhteydessä tapahtua?
Joidenkin ideoiden mukaan poikkeamia yleisestä suhteellisuusteoriasta pitäisi (kvanttifysiikan takia) näkyä tapahtumahorisontin läheisyydessä. Event Horizon Telescope voisi luodata tätä.
Gravitaatioaallot mustien aukkojen törmäyksistä ovat jo osaltaan luodanneet sitä, mitä tapahtumahorisontin luona tapahtuu. Jotkut ovat väittäneetkin havaintojen vihjaavan kvanttifysiikan ilmiöihin, mutta mitään tilastollisesti merkittävää ei vielä ole nähty.
Räsänen: Kuten blogimerkinnässä lukee, säieteoria ei toistaiseksi varsinaisesti ennusta mitään.
Miten tämä erään tietyn värähtelymuodon tulkitseminen gravitoniksi?
Kuten yllä kirjoitan: ”Lisäksi säieteoriasta helposti saatava gravitaatioteoria on erilainen kuin yleinen suhteellisuusteoria. Tämä on hyvä piirre, koska se on ennuste, jolla teorian voi varmentaa tai hylätä. Ongelma on se, havainnot ovat jo hylänneet sen: poikkeamat yleisestä suhteellisuusteoriasta ovat liian suuria.”
”Näkemämme hiukkasfysiikka ja gravitaatio riippuu siitä, miten ylimääräiset ulottuvuudet on kääritty pieniksi. Toisin sanoen käärimällä ulottuvuudet eri tavoin voidaan säätää sitä, millaisia hiukkasia on ja miltä gravitaatio näyttää, ja niitä voidaan yrittää säätää vastaamaan havaintoja. Tämä on kuitenkin onnettomuus onnessa: ei tiedetä, mikä periaate määrää oikean käärimisen, ja vaihtoehtoja on tuhottoman paljon.”
”ja vaihtoehtoja on tuhottoman paljon.”
Eli nuo kuuluisat 10^500?
Tämä on tunnettu luku, mutta se on vain tietynlaisten käärimisten arvioitu määrä. Kyseessä on lähinnä symbolinen luku.