La teoria delle stringhe é scienza?
Considerata da molti la migliore candidata per unificare le forze della natura, finora non ha predetto un solo risultato sperimentale.
A prescindere da come si evolverà la faccenda, la storia della teoria delle superstringhe è un episodio che non ha alcun precedente nella storia della fisica moderna. Più di vent’anni di intensa ricerca, portata avanti da migliaia tra i migliori scienziati del mondo intenti a produrre decine di migliaia di lavori scientifici, non hanno condotto a una sola predizione verificabile della teoria. Questa situazione spinge a chiedersi se si possa realmente descrivere la ricerca nella teoria delle superstringhe come ricerca scientifica nel campo della fisica.
Notizia inserita da Nicola Iacovone
E’ da tempo che se ne discute. Il problema serio è che la teoria delle stringhe, a quanto pare, non è verificabile sperimentalmente (= falsificabile). Per definizione, ne consegue che non si tratta di scienza…
Io aspetterei la fine dei lavori per la costruzione del nuovo acceleratore LHC a Ginevra
Sempre che non lo facciano saltare un’altra volta
Ad ogni modo sti tratta di TEORIA delle superstringhe…
Ma come ho già detto, il fatto che al momento non abbiamo gli strumenti per poterla verificare sperimentalmente significa poco:si deve aspettare. In fin dei conti la teoria della relatività generale è stata confermata sperimentalmente (mi sembra) nel 1919, nonostante Einstein l’avesse conclusa 4 anni prima, e nonostante avesse l’aria di essere semplicemente una sofisticata teoria di geometria differenziale.
Per quel che ne so la teoria delle superstringhe a livello teorico funziona piuttosto bene.
…nonostante Einstein l’avesse conclusa 4 anni prima, e nonostante avesse l’aria di essere semplicemente una sofisticata teoria di geometria differenziale.
Quattro anni non sono niente per una teoria del genere, è proprio indicativo di quanto fosse buona! Ma non è una conferma che rende buona la teoria, sono le molte conferme e l’assenza di confutazioni importanti.
Scusate l’ignoranza qualcuno mi può spiegare cosa è la teoria delle stringhe?
Grazie
Ma basta con questa menata della falsificabilita’, quella di popper e’ ideologia e non
epistemologia.
Beh, io ne so qualcosa solo a livello divulgativo.
Il concetto base è che le tre famiglie di particelle elementari sono costituite da corde che vibrano in maniera differente: ad esempio ad un leptone (prendiamo un elettrone) corrisponde una corda (stringa) che vibra in un certo modo, ad un quark corrisponde una stringa che vibra in un certo altro modo. Questo è il concetto-base. Poi da questo derivano una serie di altre conseguenze che credo siano spiegabili solo studiando la materia per bene (forse tra qualche anno all’università lo potrò fare): in particolare la teoria delle stringhe (per ragioni di coerenza matematica interna) prevede che il nostro universo abbia molte più dimensioni di quello che sembra; 3+1 (per lo spaziotempo) e poi (a seconda delle varie versioni, infatti ce ne sono diverse di versioni di teoria delle stringhe) 6 arrotolate su se stesse; alcune teorie prevedono 11 dimensioni toali, altre 27. Ciò che sembra dar valore alla teoria delle stringhe è proprio il fatto che con tutto il suo apparato matematico, sembra riuscire a conciliare la relatività generale con la meccanica quantistica (anche qui per spiegare bene le cose bisognerebbe esser esperti sia in Meccanica quantistica, sia in Relatività , sia in Geometria algebrica, ed altri campi avanzatissimi della matematica).
La teoria delle stringhe ha tre problemi di fondo:
1) Non è univoca, nel senso che (se non ricordo male) ne esistono 5 versioni; ma pare che queste siano unificabili in una teoria (chiamata teoria-M) che è ancora tutta da sviluppare e che prevederebbe una “evoluzione” delle stringhe in membrane multidimensionali.
2) Con gli strumenti attuali non è possibile raggiungere le energie necessarie per poter avere qualche conferma indiretta della teoria (da quanto ricordo infatti è impossibile proprio a livello teorico “fotografare” o comunque rivelare una stringa); ci sono proporio svariati ordini di grandezza fra le energie richieste per tali esperimenti e quelle disponibili al giorno d’oggi; ma sempre da quanto ricordo l’LHC qualche cosa di utile può fare, ad esempio la creazione di micro-buchi neri.
3) La matematica necessaria per lo sviluppo della teoria è molto complicata (non per me, ma proprio per gli addetti ai lavori), anzi è ancora da “sviluppare” completamente; i teorici delle stringhe devono infatti fare anche l’arduo lavoro di costruire proprio la matematica necessaria per lo sviluppo della teoria.
Ad ogni modo, il meglio della scienza moderna sta lavorando in questo campo, che (a livello teorico, al momento) è l’unico che sembra dar buone risposte nel tentativi di unificare la Relatività generale con la Meccanica quantistica (che è il grande problema dei fisici nell’ultimo secolo).
Trovo errato dire che non è scienza solo perchè non si hanno gli strumenti necessari per poterla verificare sperimentalmente.
Ah, comunque, un libro (divulgativo, ma non semplicissimo) utilissimo per farti una idea è “L’universo elegante” di B. Greene. COnsigliatissimo, anche perchè i primi capitoli sono dedicati anche alla relatività e alla meccanica quantistica. Dal 6° o 7° in poi invece è tutta teoria delle stringhe e sviluppi. E’ il miglior libro divulgativo sull’arogmento
X BE 85
Grazie!
mah!
sono piuttosto ignorante in materia ma è una di quelle situazioni che mi lasciano perplesso: ho la sensazione che questa teoria sia alimentata molto dal desiderio di avere una risposta a tutto…
è indubbiamente scienza, visto il metodo di procedimento dello studio, ma siamo sicuri che non ci sia qualcuno piuttosto ansioso di avere risposte? in fondo si tratterebbe di essere riconosciuti come l’Einstein del nuovo millennio..
Per Barbara.
(Mi perdoneranno i fisici se dico qualche inesattezza)
Bisogna partire dal presupposto che le teorie fisiche oggi più avanzate (e solidamente confermate) cioè la Relatività e la Meccanica Quantistica non si accordano fra loro.
A prima vista poco danno poichè la Relatività si occupa di masse della dimensione di stelle o più e la Meccanica Quantistica di oggetti delle dimensioni di atomi o meno.
Ma accade che esistono casi in cui la massa di una grossa stella o addirittura dell’intero universo arrivino a volumi inferiori a quelli atomici (nella descrizione della Relatività punti di volume zero e massa infinita): è il caso dei buchi neri (il primo) e del Big Bang (Il secondo); Questi punti rappresentano il limite della teoria della Relatività stessa, oltre ad essi la teoria non può più dire nulla.
L’origine del fallimento deriva dal trovarsi alle prese con una situazione che rientra nel campo di entrambe le teorie.
Quello delle stringhe è per l’appunto uno dei più popolari, ma di sicuro non unico, tentativo di trovare una teoria completa che concili Relatività e Meccanica Quantistica.
Prevede che le particelle siano rappresentate appunto come cordicelle in un universo a molte dimensioni.
Passando dalla fisica alla metafisica uno dei motivi di interesse di tutto ciò è che la chiesa cattolica si è appropriata del big-bang come momento zero della creazione e considera fuori della portata della scienza e blasfemo tentare di indagare su cosa esisteva prima di esso (nella Relatività per inciso anche il tempo inizia col big-bang).
Indipendentemente dal fatto che non ci sia ancora una teoria completa dimostrata, o che questa teoria sia o meno quella delle stringhe; Resta comunque il fatto che già adesso si possono conciliare Relatività e Meccanica Quantistica su dei casi particolari e il big-bang è uno di questi.
Forse anche questo, come tanti altri, è un fenomeno la cui comprensione è fuori dalla portata della religione più che della scienza.
@jsm
Credo che sarebbero davvero in troppi a doverlo ricevere tale riconoscimento, nel caso sia vero quello che dici: tutta la “creme-de-la-creme” della fisica ci sta lavorando e quasi ciascuno ha apportato contributi fondamentali.
Comunque, mi sembra chiaro che la ricerca sia alimentata dal desiderio di poter dare una risposta a tutto; altrimenti ci potremmo anche accontentare delle cazzate che ci propugnano le varie religioni!
Come ho già detto in un’altra occasione in cui si parlava dello stesso argomento (più o meno), mi sembra strano che le teorie unificanti siano complicate!
In passato è sempre stato il contrario.
La complicazione è sempre stata il risultato di voler descrivere dei fenomeni guardandoli dal punto di vista sbagliato: es. descrivere i moti degli astri ritenendo la terra al centro dell’Universo!
Quello che secondo me manca, è l’idea unificante, la matematica poi viene!
Manca ancora all’appello una teoria decente per la materia oscura, per la gravitazione, per lo spazio (se tutto è energia che energia è lo spazio???)….
In biochimica, oltre alle energie, ci sono gli effetti! L’effetto idrofobico, ad esempio, sembra una energia che aggrega i grassi ma in realtà è un effetto risultante dalla “disaffinità ” fra il solvente ed il soluto (differenza di costanrte dielettrica). Se qualcuno avesse provato a descrivere in termini di energia l’interazione fra lipidi si sarebbe sparato!
Mai sentito che i fisici abbiano provato a mettersi in quest’ottica (effetti oltre che energie) per vedere se qualcosa “fitta”!
la descrizione più verosimile che ho sentito del tempo è che è la percezione del movimento..
qualcuno mi spiega scientificamente il tempo come dimensione? grazie
no Be85! quel che intendo è che mi sembra che si corra un po’ troppo. spiegare teorie con teorie con teorie mi sembra francamente un volo pindarico…
Per Bruna Tadolini.
Esiste Una teoria alternativa assai più semplice di quella della stringhe.
Attualmente mi sfugge il nome, ma gli amici fisici mi aiuteranno.
Essa prevede semplicemente spazio e tempo quantizzati è già completa e coerente.
Se non ricordomale ha già anche pronti degli esperimenti di verifica irrealizzabili per motivi di energie eccessive ma non per impedimenti teorici.
non vorrei aprire una guerra tra fisica e biochimica, ma voglio rispondere su un paio di punti a Bruna.
).
A me non sembra che la relatività generale (generalizzazione della gravitazione di Newton), la meccanica quantistica (generalizzazione della meccanica classica), la meccanica statistica (unificazione fra meccanica classica e statistica) siano formalmente più semplici delle teorie che le precedono. non per questo sono sbagliate. Anzi, capita spesso che, proprio perche sono più difficili, le generalizzazioni e le unificazioni avvengano sempre DOPO. Si pensi ad esempio alla Chimica, i cui principi generali erano noti prima della loro spiegazione che è stato possibile solo grazie allo sviluppo della meccanica quantistica (una battuta tipica che gira nella facoltà di fisica è che l’unico chimico bravo, il fondatore della chimica moderna, era un fisico, Bohr, e che i fisici hanno dovuto insegnare la chimica ai chimici). Non a caso solitamente (io faccio fisica) si fa al 2° anno chimica, e al terzo Meccanica quantistica e Struttura della materia (che è sostanzialmente chimca fatta bene, ossia partendo dalla meccanica quantistica, e non dai principi inspiegabili con cui ce la insegnano al 2°anno): e ti posso assicurare che il corso di Struttura della materia è tra i più difficili che abbia incontrato, e non credo di superar l’esame a luglio (d’altra parte se perdo tempo sui forum
Insomma tutto questo discorso per dire che quando si dice una teoria deve essere semplice, non si intende che deve esser facile da imparare e da capire, bensì semplice come struttura. Ad esempio la relatività generale (altro corso per cui dovrò ripetere l’esame a settembre) è una teoria semplice perchè con una unica equazione di campo, basata esclusivamente su principi di geometria differenziale e di algebra tensoriale, riesce a spiegare l’evoluzionde dell’universo. Ma anche qui assicuro che la materia è un bel dito su per il culo da studiare.
Allo stesso modo una teoria delle stringhe qualunque sarà semplice perchè con poche equazioni (possibilmente una) potrà spiegare e descrivere, avendole unificate, tutte le possibili interazioni, che potrà ricondurre ad una o comunque poche leggi fondamentali. Senza però togliere il fatto che tutto l’apparato della teoria sia molto molto difficile da capire e maneggiare. D’altra parte non si capisce da dove nasce la pretesa che le leggi che regolano il nostro universo debbano essere facili.
@ Danile+
E’ la loop quantum gravity, credo. Di cui so poco devo dire.
Ad ogni modo sì, il problema è sempre quello: al momento certe energie sono irraggiungibili.
Ehm… ma l’avete studiata la teoria della relatività o la fisica quantistica? Unificano meravigliosamente ma non sono affatto semplici!
Posso essere talvolta spiegate con metafore semplici, ma perdendo ogni dettaglio. La matematica di cui fanno uso è elegante ma concettualmente molto ostica. Ma la Fisica non può limitarsi a descrivere cosa succede, deve capire come e perché.
X Be 85
Mai in guerra! senza fisica che mondo sarebbe!
E’ proprio quello che intendevo! Cioè di come alla fine le equazioni “unificanti” siano sempre più semplici mentre, da quello che si legge e diceva qualcuno pure qui, a questi delle stringhe la matematica non gli basta!
Studia, studia che poi mi spieghi!!
@jsm
Un libro divulgativo interessante ma da prendere con le molle è “La fine del tempo” di Barbour, in cui l’autore sostiene la tesi che hai detto sulla percezione del movimento. A una certa diventa un po’ palloso ma se ti interessa quel tipo di interpretazione non è male.
Per quanto riguarda il tempo come 4 dimensione, è una questione matematica. Non faccio il professore, pertanto forse questa spiegazione potrebbe non soddisfarti, oltre ad essere troppo lunga. Però è ciò che fisicamente, matematicamente e scientificamente è, senza i fronzoli delle interpretazionni filosofiche varie. Ad ogni modo se avrai domande più precise da farmi spero di poterti rispondere meglio.In parole povere cosa succede?
1) In un famoso esperimento di fine 800 Michelson e Molrey scoprono che la luce, qualunque fosse il riferimento inerziale dalla quale la si quardasse, viaggia sempre con la stessa velocità . La cosa non è vera per gli oggetti comuni: se sei su una auto che (nel tuo sistema di riferimento) va ad 80 all’ora ed osservi un’automobile che (nel suo sistema di riferimento) va a 80 all’ora anche lei in direzione opposta alla tua, allora per te lei avrà una velocita di 160 all’ora. Mentre se va nella tua stessa direzione la vedi ferma. Per la luce non è così (Einstein diceva che non è possibile correre a cavallo di un raggio di luce): va sempre a 300 milioni di metri al secondo, comunque la guardi.
2) Qualcuno (Lorentz e Fitzgerald) tentò di spiegare il fenomeno con correzioni ad-hoc alle leggi di trasofrmazione di Galileo, che tra l’altro implicavano la contrazione delle lunghezze in direzione del moto e la dilatazione dei tempi.
3) Einstein assunse il principio di relativita (esteso ai fenomeni elettromagnetici) e la costanza della velocità della luce come base della teoria della relatività ristretta e cercò nuove leggi di trasformazione da un sistema di riferimento all’altro: infatti quelle galileiane non erano più vere se si assumeva anche che i fenomeni elettromagnetici dovessero sottostare al principio di relatività . Infatti se si applicano le leggi di trasformazioni classiche (quelle di Galileo) alle equazioni di Maxwell (che descrovono l’elettromagnetsmo) si vede che queste ultime cambiano forma da un sistema di riferimento ad un altro. Il chè significa che con le leggi di trasformazioni classiche il principio di relatività assunto come base della teoria einstieiniana è falso. Alla fine, ovviamente, Einstein trovò le stesse leggi di trasformazione proposte ad hoc da Lorentz e Fitzgerald: queste rendevano “invarianti” anche le equazioni di Maxwell, si riducevano a quelle classiche in casi di bassa velocità , e davano la velocità della luce come costante. Einstein assunse allora valide queste leggi di trasformazione. Va detto che queste leggi includevano anche il tempo (oltre alle x y z) come variabile da un sistema all’altro, differentemente da ciò che facevano le leggi di galileo.
4)Dunque esistono nuove leggi di trasformazione da un sistema S a un sistema S’ che permettono di cambiare le x y z t del sistema S in x’ y’ z’ t’ del sistema S’. Si può dimostrare matematicamente che un insieme di quattro numeri (x,y,z,t) che obbedisce alle trasformazioni di Lorentz può esser considerato un vettore a 4 dimensioni che, sotto le trasformazioni di Lorentz si muove in uno spazio quadridimensionale allo stesso modo in cui un vettore “normale” (x,y,z) RUOTA in uno spazio tridimensionale. Viene dunque naturale, e semplifica notevolmente le cose, considerare non più il tempo come un parametro esterno ad un evento, ma come quarta dimensione da dare ai vettori di uno spazio geometrico quadridimensionale, in cui le rotazioni sono date dalle trasformazioni di Lorentz. Insomma l’oggetto (x,y,z,t) si comporta esattamente come un vettore in uno spazio quadridimensionale (in geometria, si studiano anche spazi infinito-dimensionali, quindi 4 dimensioni è una bazzecola
)
Non e’ la mia specialita’, sono dottorando in fisica in meccanica statistica e non in alte energie, ma la quantum gravity a quanto ne so e’ una proposta piu’ “modesta” rispetto alla teoria delle stringhe. Cerca di quantizzare la gravita’, mentre la teoria delle stringhe vuole unificare tutte le interazioni. In entrambi i casi le idee sottostanti sono abbastanza semplici ma la matematica e’ estremamente complessa.
Bruna: guarda pero’ che l’idea delle affinita’ e’ qualitativa, certo spiega molte cose ma se vuoi dargli significato quantitativo devi usare il concetto di energia (in realta’ il suo analogo termodinamico, l’energia libera) e partire dalle interazioni liquido-lipide e lipide-lipide. Certo e’ un problema impossibile da risolvere senza introdurre semplificazioni intelligenti. Tuttavia e’ possibile, oggigiorno, fare molta chimica e biologia con strumenti fisici. E infatti e’ una cosa che viene fatta.
L’equazione di Schoedinger di una proteina e’ complicatissima, infatti nessuno ha ancora veramente capito come alcune proteine si “pieghino” e come mai producano strutture secondarie etc… Il problema non e’ solo trovare un’equazione fondamentale, ma anche ricavarne delle predizioni sensate.
Poi sul fatto che le equazioni unificanti siano “semplici”: bisogna vedere cosa intendi, di solito sono semplici nei casi semplici e impossibili nei casi interessanti
X Be: in bocca al lupo con Struttura! me lo ricordo ancora adesso come un esame difficile! Dove studi??
Studio alla sapienza. Ironia della sorte il mio professore di struttura (simpaticssimo e bravissima persona, ci tengo a precisarlo) della materia è Giovanni Bachelet figlio di un famoso vittorio Bachelet. Il mio prof fa parte di Azione Cattolica ed è stato capo scout (ce le ha tutt eh
). Il bello è che lo ostenta:questo è il suo sito che ha dato a noi studenti per poter prendere dispense ecc
http://bio.phys.uniroma1.it/bachelet/
E’ tremendo
“Viene dunque naturale, e semplifica notevolmente le cose, considerare non più il tempo come un parametro esterno ad un evento, ma come quarta dimensione da dare ai vettori di uno spazio geometrico”
grazie…
quindi è solo una convenzione definire il tempo una dimensione? in realtà non lo è(?)
il fatto è che a questi livelli si perde completamente quello che si chiama “intuito fisico”. per intuito fisico intendo per esempio quello che ci fa percepire la conservazione del momento angolare o la proporzionalità tra forza di gravità e massa. certo è anche quello che ha fatto prendere numerose cantonate, come la diversa velocità di caduta dei corpi o come il modello geocentrico. via via che le osservazioni si fanno più sofisticate il modello teorico funziona da mediatore tra la nostra comprensione ed il fenomeno stesso, anzi, per quel che ci riguarda il modello diventa il fenomeno.
è chiaro che tra due modelli che spiegano gli stessi eventi è preferibile quello più semplice, però deve anche essere in grado di sostenere le verifiche sperimentali cui i ricercatori lo sottopongono dopo la sua formulazione.
in sintesi, non è detto che i modelli siano tutti semplici o che i più semplici siano quelli che funzionano meglio. come ha gia detto Be 85, per esempio le trasformazioni di Lorentz complicano le formule della relatività galileiana, però la estendono e la rendono compatibile con l’invarianza della velocità della luce.
Be 85, se devi fare Struttura della Materia, buon divertimento con la stupefacente termodinamica statistica (mi sembra che il numero di certi stati sia uguale a qualche grandezza elevata per il numero di particelle, o roba simile, provare per credere)
ne approfitto per ringraziare Carlo per gli aggiornamenti che mi ha dato sullo stato dello “zoo delle particelle” (parlo di una discussione di “ultimissime” di qualche settimana fa).
ahimè, temo che non sia l’unico aggiornamento di cui ho bisogno…
@ jsm
in realtà sarebbe meglio dire che non è fisicamente rilevante il fatto che lo sia o non lo sia. D’altra parte il fatto che lo sia è supportato sia da argomenti matematici che da evidenze sperimentali di quegli argomenti matematici. Poi ognuno può interpretare a livello filosofico ciò che vuole, ma fisicamente non c’è alcuna ragione per non credere che il tempo sia la quarta dimensione. Il fatto che le x y z t si comportino come vettori in uno spazio 4-dimensionale implica che coordinate spaziali e temporali sono legate l’una all’altra, un po’ come in 3 dimensioni sono legate larghezza e profondita di un oggetto: cambiando punto di vista, al variare di una corrisponde un ben preciso cambiamento dell’altra. In quattro dimensioni la cosa è analoga, succede proprio questo (solo che non si parla di larghezza e profondità ma di posizione e tempo): in un sistema di riferimento (SPAZIOTEMPORALE) due eventi possono avvenire uno dopo l’altro, in un altro (con velocità adeguata) possono avvenire simultaneamente. Ciò e analogo a dire che da “di fronte” un cubo sembra un quadrato, mentre spostandoci un po’ più in là possiamo apprezzarne la terza dimensione (la profondità ).
(faccio il troll… visto che non ce ne sono…)
Ma in tutto questo… come si spiega la transustanziazione?
E le apparizioni mariane?
Eeeeh… è per questo che la scienza è limitata
Ao comunque te ce scherzi ma guarda che grillo parlante, zumpappa ed aquila davvero se ne potrebbero uscire così!
Se qualcuno ha visto mai “il pianeta delle scimmie”, potrebbe ricordare quando fanno il processo all’umano parlante ed intelligente, l’accusa va dall’essere umano e gli dice:”Dicono che tu sia intelligente.. allora mi sai spiegare perchè dio ha fatto la scimmia a sua immagine e somiglianza? E perchè è sceso fra noi e si è sacrificato? Cosa dice l’ottavo salmo del grande libro di nostro signore eh? Eh?!”
li ho preceduti…
In Biochimica l’effetto idrofobico lo si spiega/racconta con un aumento dell’entropia poichè tante goccioline di lipide “organizzano” più acqua intorno a sè rispetto a quella organizata da un gocciolone.
@ Filosofo:
purtroppo e’ vero che l’intuizione fisica si sta perdendo in certi campi, che somigliano sempre di piu’ a un gigantesco esercizio di matematica…. E’ il prodotto dell’assenza di dati sperimentali utili.