La théorie des cordes: le point de vue du sceptique

Même maintenant, avec la critique à la hausse, il ne semble pas que l'étude de la théorie des cordes a chuté. Pour comprendre pourquoi les physiciens continuent à étudier la théorie des cordes, et pourquoi d'autres physiciens pensent qu'il ne livre pas comme promis, voici un bref recomptage des tendances générales dans l'histoire de la théorie des cordes, en se concentrant cette fois sur ses lacunes.

La théorie des cordes a commencé en 1968 comme une théorie (appelé le modèle de résonance double) de prédire les interactions de hadrons (protons et neutrons), mais a échoué à cela. Au lieu de ce modèle, la chromodynamique quantique, qui a dit que les hadrons sont composés de quarks maintenues ensemble par des gluons, se sont avérés être le bon modèle.

Analyse de la première version de la théorie des cordes a montré qu'il pouvait être considéré comme de minuscules cordes vibrantes. En fait, cette théorie de la corde bosonique avait plusieurs défauts: les fermions ne pourraient pas exister et la théorie contenait 25 dimensions spatiales, tachyons, et trop de particules de masse nulle.

Ces problèmes étaient “ fixe ” avec l'ajout de la supersymétrie, qui a transformé la théorie des cordes de bosons dans la théorie des supercordes. La théorie des supercordes contenait encore neuf dimensions de l'espace, mais, si la plupart des physiciens croyait encore il y avait pas de réalité physique.

Cette nouvelle version de la théorie des cordes a été montré pour contenir une particule sans masse, spin-2 qui pourrait être le graviton. Maintenant, au lieu d'une théorie des interactions de hadrons, la théorie des cordes est une théorie de la gravité quantique. Mais la plupart des physiciens étaient d'explorer d'autres théories de la gravitation quantique et la théorie des cordes languissaient dans les années 1970.

La première révolution des supercordes a eu lieu au milieu des années 1980, quand les physiciens ont montré façons de construire la théorie des cordes qui a fait toutes les anomalies disparaissent. En d'autres termes, la théorie des cordes a été montré pour être cohérent. En outre, les physiciens ont trouvé des façons de compactify les six dimensions spatiales supplémentaires par eux lover dans des formes complexes qui étaient si minuscules qu'ils ne seraient jamais observées.

La hausse des travaux sur la théorie des cordes a eu d'excellents résultats. En fait, les résultats étaient trop bien, parce que les physiciens ont découvert cinq variations distinctes de la théorie des cordes, dont chacun prédit différents phénomènes de l'univers et dont aucune précisément adaptés nôtre.

En 1995, Edward Witten a proposé que les cinq versions de la théorie des cordes étaient différentes approximations de basse énergie d'une théorie unique, appelé M-théorie. Cette nouvelle théorie contenait dix dimensions de l'espace et des objets étranges appelées membranes, qui avaient plus de dimensions que les chaînes.

Un succès majeur de la théorie des cordes est qu'il a été utilisé pour construire une description de trous noirs, qui a calculé l'entropie correctement, selon les prédictions de Hawking-Bekenstein pour thermodynamique des trous noirs. Cette description appliquée uniquement à des types spécifiques de trous noirs simplifiées, mais il y avait une certaine indication que le travail pourrait étendre aux trous noirs plus généraux.

Un problème pour la théorie des cordes a surgi en 1998, lorsque les astrophysiciens ont montré que l'univers était en expansion. En d'autres termes, la constante cosmologique de l'univers est positif, mais tous les travaux en théorie des cordes avait pris une constante cosmologique négative. (La constante cosmologique positive est communément appelée énergie sombre.)

En 2003, une méthode a été trouvé pour construire la théorie des cordes dans un univers qui a eu l'énergie sombre, mais il y avait un problème majeur avec elle: Un grand nombre de théories des cordes distinctes était possible. Certaines estimations ont été autant que 10⁵⁰⁰ façons distinctes de formuler la théorie, qui est si ridiculement grand qu'il peut être traitée comme si elle était essentiellement infini.

En réponse à ces conclusions, le physicien Leonard Susskind a proposé l'application du principe anthropique comme un moyen d'expliquer pourquoi notre univers avait les propriétés qu'il a fait, étant donné le nombre incroyablement élevé de configurations possibles, qui Susskind appelle le paysage.

Cela nous amène à l'état actuel de la théorie des cordes, en très grands traits. Vous pouvez probablement voir quelques failles dans l'armure de la théorie des cordes, où les critiques semblent résonner particulièrement forte.