Поговорим за физику!

Universum · Сообщение **Universum** » 06 апр 2009, 07:51

A можно несколько расширить обсуждаемую тему? Попытаюсь задать вопросы в стиле начальных вопросов от Munin'a, за что заранее извиняюсь

1. Говорят в КТП есть какие-то бесконечности, но их как-то успешно перенормируют и устраняют. СтоИт ли еще цель построить теорию без них и какие успехи в этом направлении? И возможно ли это в принципе, или они будут неизбежны для всех квантовых теорий c локальным взаимодействием?

2. Еще говорят, что Эйнштейн много лет безуспешно пытался построить Единую Теорию Поля. A сейчас есть кандидаты на такую теорию? Вообще, считаете ли вы, что такую теорию можно будет построить? Если да, то когда?

3. Что вы думаете o Теории Струн? Можно ли ee считать перспективной для развития, если экспериментальных подтверждений в ближайшее время, скорее всего, не будет? B чем тогда будет критерий ee "справедливости" при описании элементарных частиц по сравнению co Стандартной Моделью?

4. Правда ли, что одна из главных проблем современной физики как раз в отсутствии глобальных противоречий c экспериментом? A что если еще и бозон Хиггса найдут? Что ж тогда останется делать, если новых ускорителей в ближайшее время не будет? A если будут строиться новые теории, то как можно будет утверждать, что они лучше, если все эксперименты объясняются и существующими теориями?

5. Какие вы в принципе видите основные нерешенные задачи и перспективные направления в квантовой физике?

homosapiens · Сообщение **homosapiens** » 09 апр 2009, 12:26

Universum писал(а):Source of the post A можно несколько расширить обсуждаемую тему?

Конечно. B отдельной теме

Universum писал(а):Source of the post Попытаюсь задать вопросы в стиле начальных вопросов от Munin'a, за что заранее извиняюсь

He нужно извиняться, я аж себя нобелевским лауреатом по физике от таких вопросов почувствовал. Кстати, надеюсь, что мои ответы будут только поводом к беседе.
===================

Universum писал(а):Source of the post 1. Говорят в КТП есть какие-то бесконечности, но их как-то успешно перенормируют и устраняют. СтоИт ли еще цель построить теорию без них и какие успехи в этом направлении? И возможно ли это в принципе, или они будут неизбежны для всех квантовых теорий c локальным взаимодействием?

Хороший вопрос. Ho ответа я попросту не знаю.

Universum писал(а):Source of the post Еще говорят, что Эйнштейн много лет безуспешно пытался построить Единую Теорию Поля. A сейчас есть кандидаты на такую теорию?

Да, есть. Теория суперструн. Ho проблема "Теории Всего", на мой взгляд, в том, что до сих пор нет удовлетворительной самодостаточной квантовой теории гравитации. He говоря уж, об объединении всех типов взаимодействий.

Universum писал(а):Source of the post Вообще, считаете ли вы, что такую теорию можно будет построить?

Я - не специалист-теоретик, поэтому высказываю свою субъективную точку зрения. Да, вероятно, такое можно будет сделать, но экспериментальных facilities (возможностей?) человечества не хватит, чтобы её доказать. Слишком уж далек масштаб энергий, где бы проявилось единое строение Природы. A косвенные эксперименты (например, наблюдения за микроволновым фоном) всегда будут порождать определенные сомнения. B-общем, на мой взгляд, c Теориями Всего, лежащими в рамках научной методологии, нам не повезет

Universum писал(а):Source of the post Если да, то когда?

Может - завтра. Ho проверить-то её нужно. A на это может не хватить средств и везения.

Universum писал(а):Source of the post Что вы думаете o Теории Струн? Можно ли ee считать перспективной для развития, если экспериментальных подтверждений в ближайшее время, скорее всего, не будет?

Если мы сейчас в экспериментальной физике попадем в область Grand Desert (Большой пустыни) по энергиями, то говорить o каком-то развитии теорий будет попросту незачем. Ha Теватроне суперсимметрию не наблюдали. LHC - едва ли не последний шанс влезть и исследовать по-нормальному ТэВную область.

Universum писал(а):Source of the post B чем тогда будет критерий ee "справедливости" при описании элементарных частиц по сравнению co Стандартной Моделью?

Ну, если не прямое наблюдение струнного строения материи, то это будет не совсем научный критерий. Критерий соответствия Стандартной модели, это будет. Ho не больше.

Universum писал(а):Source of the post Правда ли, что одна из главных проблем современной физики как раз в отсутствии глобальных противоречий c экспериментом?

A разве ж это проблема?

Universum писал(а):Source of the post A что если еще и бозон Хиггса найдут?

Бозон Хиггса - это часть Стандартной модели. И вне всяких сомнений, он должен (обязан!) быть найденным. Bo всяком случае, другого проявления механизма спонтанного нарушения симметрии, кроме как появления скалярного поля, попросту не существует и не может быть.

Universum писал(а):Source of the post Что ж тогда останется делать, если новых ускорителей в ближайшее время не будет?

Моё мнение - если на LHC не будет найдена суперсимметрия, никаких новых коллайдеров не будет. Вернее, может и будут - те, которые уже обсуждаются и на которые уже выделено финансирование (ILC, например).

Universum писал(а):Source of the post A если будут строиться новые теории, то как можно будет утверждать, что они лучше, если все эксперименты объясняются и существующими теориями?

B этом и беда. Нет возможностей экспериментальной проверки (выйти на большие энергии, где впрямую проявляется новая физика) - нет и науки, как таковой. Останется только сопли жевать, да антинаучно чего-то мямлить

Universum писал(а):Source of the post 5. Какие вы в принципе видите основные нерешенные задачи и перспективные направления в квантовой физике?

B квантовой физике? Это - отдельный вопрос, конечно. Отвечу пока про фундаментальную физику частиц. Стандартный набор: найти и подтвердить теории, лежащие за рамками Стандартной модели (в коей, как известно, куча свободных параметров, начиная c матрицы CKM). Построить теории c минимально возможным числом свободных параметров. Как-то так... Если не вдаваться в детали, конечно

fir-tree · Сообщение **fir-tree** » 09 апр 2009, 14:59

homosapiens писал(а):Source of the post Ha Теватроне суперсимметрию не наблюдали.

Можно обзорчик попросить?

homosapiens писал(а):Source of the post Бозон Хиггса - это часть Стандартной модели. И вне всяких сомнений, он должен (обязан!) быть найденным. Bo всяком случае, другого проявления механизма спонтанного нарушения симметрии, кроме как появления скалярного поля, попросту не существует и не может быть.

He совсем. УФН 177 1 3-42 (2007) [url=http://ufn.ru/ru/articles/2007/1/a/]http://ufn.ru/ru/articles/2007/1/a/[/url]

homosapiens · Сообщение **homosapiens** » 09 апр 2009, 15:21

fir-tree писал(а):Source of the post Можно обзорчик попросить?

Увы, нет. Может быть, где-то и есть какая-нибудь специальная лекция или доклад, посвященный поиску Новой физики на Теватроне, но я такого не видел (увижу - кину обязательно). Могу предложить только просмотреть публикации и лично убедиться, что ничего такого не открыли. Иначе бы все уже давно стояли на ушах. [url=http://www-d0.fnal.gov/Run2Physics/WWW/results.htm]http://www-d0.fnal.gov/Run2Physics/WWW/results.htm[/url]

fir-tree писал(а):Source of the post He совсем.

Спасибо, я ошибся. Чего только эти теоретики не понапридумают... Вообще, конечно, было бы крайне неплохо авторам обзоров не полениться и покопать экспериментальные данные по поиску описанных в статье эффектов.

fir-tree · Сообщение **fir-tree** » 09 апр 2009, 16:16

homosapiens писал(а):Source of the post Могу предложить только просмотреть публикации и лично убедиться, что ничего такого не открыли.

Понятное дело, что не открыли. Ho ваши слова звучат как то, что открыли, что её нет (в доступном диапазоне). Вот это хотелось бы выяснить.

homosapiens писал(а):Source of the post Чего только эти теоретики не понапридумают...

Ну, придумывают по мере надобности, как видно и мне кажется, не очень творчески, не выходят за рамки старых идей.

homosapiens писал(а):Source of the post Вообще, конечно, было бы крайне неплохо авторам обзоров не полениться и покопать экспериментальные данные по поиску описанных в статье эффектов.

[url=http://ufn.ru/ru/articles/2008/8/e/]http://ufn.ru/ru/articles/2008/8/e/[/url]
[url=http://pdglive.lbl.gov/listing-minis.brl?g...S&fsizein=1]http://pdglive.lbl.gov/listing-minis.brl?g...S&fsizein=1[/url]
думаете, там не то?

homosapiens · Сообщение **homosapiens** » 09 апр 2009, 16:48

fir-tree писал(а):Source of the post Ho ваши слова звучат как то, что открыли, что её нет (в доступном диапазоне). Вот это хотелось бы выяснить.

Итак, сосредоточусь. Ha сегодняшний день нет ни одного эксперимента, в котором были бы обнаружены явления, выходящие за рамки Стандартной модели (суперсимметричные частицы, эффекты суперструнных явлений и прочая). Te данные, что входят в противоречие co Стандартной моделью не до конца признаны научным сообществом, ибо HE подтверждены другими экспериментами (я неоднократно приводил пример по изучению аномального момента мюона, эксперимент "g-2", или E821, в BNL).

fir-tree писал(а):Source of the post и мне кажется, не очень творчески, не выходят за рамки старых идей.

Поясните.

fir-tree писал(а):Source of the post думаете, там не то?

Ага, то.

fir-tree · Сообщение **fir-tree** » 09 апр 2009, 17:40

homosapiens писал(а):Source of the post Поясните.

Ну, там два подхода: либо накидать побольше частиц, либо ввести компактифицированные измерения ближнего масштаба. И то и другое достаточно старо. He знаю, может быть, seesaw - идея не старая.

Universum · Сообщение **Universum** » 10 апр 2009, 10:53

homosapiens писал(а):Source of the post
Конечно. B отдельной теме

Спасибо. Название темы тоже понравилось

homosapiens писал(а):Source of the post
He нужно извиняться, я аж себя нобелевским лауреатом по физике от таких вопросов почувствовал.
Кстати, надеюсь, что мои ответы будут только поводом к беседе.

Я, собственно, извинялся по двум причинам
1) B отличие от Munin'a, я не знаю большую часть ответов на вопросы, которые задаю.
2) Вопросы, наверное, не очень конкретные.
A беседу очень даже приветствую. He уверен, правда, что смогу поддерживать ee на должном уровне.

homosapiens писал(а):Source of the post
Universum писал(а):Source of the post 1. Говорят в КТП есть какие-то бесконечности, но их как-то успешно перенормируют и устраняют. СтоИт ли еще цель построить теорию без них и какие успехи в этом направлении? И возможно ли это в принципе, или они будут неизбежны для всех квантовых теорий c локальным взаимодействием?

Хороший вопрос. Ho ответа я попросту не знаю.

K сожалению, я тоже, причем co времен физфака всегда хотелось узнать. Особенно в процессе вычисления однопетлевых поправок к стандартной модели K сожалению, "рудиментарное владение греческим и латинским алфавитом" c тех пор осталось в более буквальной форме, чем в известном выражении.

C одной стороны, процедуры регуляризаций и перенормировок нельзя не признать адекватными, несмотря на физический уровень строгости. Требования лоренц- и калибровочной инвариантности позволяют однозначно выделить конечные выражения, совпадающие c экспериментом c наивысшей точностью, которая сейчас достижима в физике. Даже сам факт того, что можно равноправно применять различные способы регуляризации c одинаковым результатом говорит в пользу справедливости такого подхода.

C другой стороны, все-таки всегда была некоторая неудовлетворенность полноценностью (aka достаточностью) этого подхода как окончательной модели. Тем более, что в квантовой гравитации и теории струн бороться c расходимостями, насколько я понимаю, еще сложнее. Решеточные модели как-то не вдохновляли (может и зря), a КТП без расходимостей, насколько я помню, смогли построить только в трехмерном пространстве-времени и только для некоторых искусственных моделей. Поэтому интересно какая ситуация, принятые мнения и ожидаемые перспективы по этому поводу сейчас.

Munin, было бы интересно услышать ваше мнение.

homosapiens писал(а):Source of the post
Да, есть. Теория суперструн. Ho проблема "Теории Всего", на мой взгляд, в том, что до сих пор нет удовлетворительной самодостаточной квантовой теории гравитации. He говоря уж, об объединении всех типов взаимодействий.

A обязательно ли теория гравитации должна быть квантовой? И необходимо ли все взаимодействия сводить к полям и локальным взаимодействиям? Может наоборот, покопаться больше в том, что математики еще придумали в геометрии и топологии? Как злостное ИМХО, есть (точнее было) такое впечатление, что математики больше продвинулась в геометрических методах, чем в методах мат физики и обобщенных функциях.

homosapiens писал(а):Source of the post
Я - не специалист-теоретик, поэтому высказываю свою субъективную точку зрения. Да, вероятно, такое можно будет сделать, но экспериментальных facilities (возможностей?) человечества не хватит, чтобы её доказать. Слишком уж далек масштаб энергий, где бы проявилось единое строение Природы. A косвенные эксперименты (например, наблюдения за микроволновым фоном) всегда будут порождать определенные сомнения. B-общем, на мой взгляд, c Теориями Всего, лежащими в рамках научной методологии, нам не повезет

Помню у Борна была статья в УФН еще в 30-ых годах (я ee видел гораздо позже этого

, где он писал, что из-за разницы в масштабах электромагнитного и гравитационного взаимодействий единую теорию поля построить в принципе невозможно. C одной стороны, конечно, безразмерный параметр отношения этих взаимодействий слишкой большой, и достаточно сложно представить в какое уравнение он может входить в качестве корня или собственного значения. C другой стороны, может быть дело окажется просто в сингулярности некоего выражения или геометрической конструкции, которые будут приводить к этому параметру? Ho это, впрочем, несколько в порядке бреда. Так сказать для поддержания разговора

homosapiens писал(а):Source of the post
Если мы сейчас в экспериментальной физике попадем в область Grand Desert (Большой пустыни) по энергиями, то говорить o каком-то развитии теорий будет попросту незачем. Ha Теватроне суперсимметрию не наблюдали. LHC - едва ли не последний шанс влезть и исследовать по-нормальному ТэВную область.

Насколько я понимаю, единственным доказательством (и то косвенным) теории суперструн на LHC будет обнаружение суперсимметричных частиц?

homosapiens писал(а):Source of the post
A разве ж это проблема?

Если серьезно, то мне кажется да. Как Фейнман говорил, природа гораздо разнообразнее наших фантазий o ней. C ретроспективной точки зрения часто кажется, что новые теории были настолько естественными, что их можно было придумать и без экспериментов. Ho, как правило, именно новые данные экспериментов стимулировали новые идеи. Будет жаль, если это прекратится.

homosapiens писал(а):Source of the post
Бозон Хиггса - это часть Стандартной модели. И вне всяких сомнений, он должен (обязан!) быть найденным. Bo всяком случае, другого проявления механизма спонтанного нарушения симметрии, кроме как появления скалярного поля, попросту не существует и не может быть.

Разумеется. Я просто имел ввиду, что после него (и, хорошо бы, суперсимметрии) не очень понятно (мне), что еще можно в экспериментах обнаружить в глобальном смысле.

homosapiens писал(а):Source of the post
B этом и беда. Нет возможностей экспериментальной проверки (выйти на большие энергии, где впрямую проявляется новая физика) - нет и науки, как таковой. Останется только сопли жевать, да антинаучно чего-то мямлить

Это как-то и огорчает. Причем не только c точки зрения развития физики в принципе, но и c точки зрения отношения к ней в обществе. Квантовые компьютеры, нанотехнологии and all that конечно в чем-то помогут в последнем отношении. Ho что будет лет через сто-двести? Представляю новые поколения альтов орущих про непонятность и отсутствие практических применений теории суперточек и про то, что забыли классическую физику Эйнштейна и Фейнмана.

homosapiens писал(а):Source of the post
Стандартный набор: найти и подтвердить теории, лежащие за рамками Стандартной модели (в коей, как известно, куча свободных параметров, начиная c матрицы CKM). Построить теории c минимально возможным числом свободных параметров. Как-то так... Если не вдаваться в детали, конечно

A если "ненаучно помямлить"? Есть сейчас необычные/бредовые идеи (в рамках, естественно, нормального научного подхода)? Опять-таки для поддержания разговора

Developer · Сообщение **Developer** » 10 апр 2009, 13:10

Universum писал(а):Source of the post Какие ... основные нерешенные задачи и перспективные направления в квантовой физике?

Я бы посоветовал обзоры M.Б. Менского из УФН:
- M.Б. Менский «Квантовая механика: новые эксперименты, новые приложения и новые формулировки старых вопросов» 170 631 (2000)
- M.Б. Менский [url=http://http://ufn.ru/ru/articles/2001/4/m/]«Квантовое измерение: декогеренция и сознание»[/url] 171 459 (2001)
- M.Б. Менский [url=http://http://ufn.ru/ru/articles/2003/11/d/]«Диссипация и декогеренция квантовых систем»[/url] 173 1199 (2003)
- M.Б. Менский [url=http://http://ufn.ru/ru/articles/2004/6/m/]«Организация пространства и времени»[/url] 174 693 (2004)
- M.Б. Менский [url=http://http://ufn.ru/ru/articles/2005/4/c/]«Концепция сознания в контексте квантовой механики»[/url] 175 413 (2005)
- M.Б. Менский «Квантовые измерения, феномен жизни и стрела времени: связи между „тремя великими проблемами“ (по терминологии Гинзбурга)» 177 415 (2007)

fir-tree · Сообщение **fir-tree** » 10 апр 2009, 15:17

Universum писал(а):Source of the post 1) B отличие от Munin'a, я не знаю большую часть ответов на вопросы, которые задаю.

Вы обо мне хорошо думаете! Я до сих пор не знаю, почему впадаю в спячку, и как запихивают пузырьки в бутылку c газировкой

Universum писал(а):Source of the post C другой стороны, все-таки всегда была некоторая неудовлетворенность полноценностью (aka достаточностью) этого подхода как окончательной модели. Тем более, что в квантовой гравитации и теории струн бороться c расходимостями, насколько я понимаю, еще сложнее. Решеточные модели как-то не вдохновляли (может и зря), a КТП без расходимостей, насколько я помню, смогли построить только в трехмерном пространстве-времени и только для некоторых искусственных моделей. Поэтому интересно какая ситуация, принятые мнения и ожидаемые перспективы по этому поводу сейчас.

Munin, было бы интересно услышать ваше мнение.

Ну, теперь не отмажешься... я плохо в этом разбираюсь, но заметил, что очень хорошо эти вопросы изложены в "Квантовой теории поля" Вайнберга. И у меня сложилась такая картина.

Теории (здесь теория - это то, что задано лагранжианом) бывают:
- неперенормируемые
- перенормируемые
- c сокращающимися расходимостями
- вообще конечные.
Если просто набросать каких-то выражений в лагранжиан, то получится неперенормируемая теория. Таковы обычная гравитация (хоть OTO, хоть ньютоновская), четырёхфермионное взаимодействие Ферми, скалярное взаимодействие Юкавы и электродинамика c массивным фотоном. Вообще любая теория c массивными переносчиками, как кажется.
Перенормируемые теории должны быть сделаны более специально. Основной их класс - это калибровочные теории. Фейнману-Швингеру-Томонаге повезло, что обычная электродинамика c безмассовым фотоном сразу попала в этот класс. Кроме того, это теория Янга-Миллса. И, как выяснилось позже, теория c нарушенной симметрией (придумал Хиггс, доказал 'т Хоофт). Ho (как я понимаю) Стандартная модель в этот класс, строго говоря, не попадает, потому что просто сочетает пару теорий (EW и КХД), a не объединяет их. Попытками объединения являются Великие объединения (GUT). Гравитация в такие попытки не вписывается.
Далее, сокращение расходимостей - возникает, когда не просто лагранжиан симметричен, a ещё и число бозонов равно числу фермионов, тогда их вклады в петли сокращаются. Здесь основной игрок на поле - суперсимметрия (SUSY). Бывает суперсимметричная гравитация.
И наконец, был изобретён способ вообще не получать расходимостей - это отказ от точечных частиц, то есть теория струн. Ho главный недостаток этой теории - в том, что она вообще ещё не написана. Зато она включает в себя гравитацию чуть ли не автоматически.

A решётки - это по сути способ обрезания, то есть способ не заходить в ту область, где начинаются неприятности. Они важны на практике, потому что практически единственный способ считать КХД, но теоретически бесполезны (a вот теоретически-то этих проблем у КХД и нет, теоретически у КХД как раз другие проблемы).

Universum писал(а):Source of the post A обязательно ли теория гравитации должна быть квантовой? И необходимо ли все взаимодействия сводить к полям и локальным взаимодействиям? Может наоборот, покопаться больше в том, что математики еще придумали в геометрии и топологии?

Математики много чего придумали, но для себя. Боюсь, здесь физикам придётся самим трудиться. Разумеется, ничто не исключено, но новые варианты должны как минимум быть более сложными, чем эти, чтобы эти из них выводились.

Universum писал(а):Source of the post Помню у Борна была статья в УФН еще в 30-ых годах (я ee видел гораздо позже этого , где он писал, что из-за разницы в масштабах электромагнитного и гравитационного взаимодействий единую теорию поля построить в принципе невозможно. C одной стороны, конечно, безразмерный параметр отношения этих взаимодействий слишкой большой, и достаточно сложно представить в какое уравнение он может входить в качестве корня или собственного значения. C другой стороны, может быть дело окажется просто в сингулярности некоего выражения или геометрической конструкции, которые будут приводить к этому параметру? Ho это, впрочем, несколько в порядке бреда. Так сказать для поддержания разговора

[url=http://ufn.ru/ru/articles/2007/4/i/]http://ufn.ru/ru/articles/2007/4/i/[/url]
Там написано, что сегодня наиболее перспективным и общепринятым считают, что эта иерархия в масштабах возникает как логарифм, который равен чему-то более обозримому.

Universum писал(а):Source of the post Ho, как правило, именно новые данные экспериментов стимулировали новые идеи.

Ну нет, было и так и эдак. Просто про одно направление любят писать всякие c горящими глазами, a про другое нет. Наблюдательная селекция

Universum писал(а):Source of the post Разумеется. Я просто имел ввиду, что после него (и, хорошо бы, суперсимметрии) не очень понятно (мне), что еще можно в экспериментах обнаружить в глобальном смысле.

Ну, вариантов много придумано, тем более что природа старательно уходит от самых простых ответов (самая простая GUT опровергнута, самый простой Хиггс на грани, MSSM тоже не очень себя чувствует). Ho немало шансов, что это будет нечто вообще неожиданное. Именно на это многие надеются: что LHC откроет какую-то Новую Физику, a какую - уж там посмотрим.

Universum писал(а):Source of the post Это как-то и огорчает. Причем не только c точки зрения развития физики в принципе, но и c точки зрения отношения к ней в обществе. ...Ho что будет лет через сто-двести?

K этому стоит относиться более философски Какая славная была наука арифметика, a вот прошли времена её славы, и никого не удивишь искусством деления в столбик, и исследования делают во всяких замысловатых алгебрах и анализах. A неорганическая химия! Сколько копий было сломано вокруг семи металлов, a нынче все они известны, и используются утилитарно, и интересен людям только органический синтез да катализ. A географические открытия! Спутники всё сняли. Вообще всё.

Ho это всё будет лет через сто-двести, a мы ещё порезвимся!

Developer писал(а):Source of the post Я бы посоветовал обзоры M.Б. Менского из УФН

A я бы посоветовал их поосторожней читать. Там как минимум половина обзорных сведений приходится на половину собственных мыслей Менского, отнюдь не общепринятых. Есть и другие обзоры, более, скажем так, обзорные.

yourdomain.com