[論文レビュー] String theory and the crisis in particle physics (a Samisdat on particle physics)

Bert Schroer|arXiv (Cornell University)|Mar 14, 2006

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ひとこと要約

この論文は、弦理論の伝統的な解釈に挑戦し、それが一般的に信じられているように時空に広がった基本的対象を記述するものではないと主張する。代わりに、1960年代に無限次元の波動関数を構築する問題の解決策として、時空の一点に局在化した、実際の質量・スピンスケジュールを持つ、無限次元の波動関数としてのスーパーブリッジが得られることを示している。これは、弦理論の比喩的基盤を根底から覆すものである。

ABSTRACT

This essay presents a critical evaluation of the concepts of string theory and its impact on particle physics. The point of departure is a historical review of four decades of string theory within the broader context of six decades of failed attempts at an autonomous S-matrix approach to particle theory. The central message, contained in sections 5 and 6, is that string theory is not what its name suggests, namely a theory of of objects in spacetime whose localization is string- instead of point-like. Contrary to popular opinion the oscillators corresponding to the Fourier models of a quantum mechanical string do not cause a stringlike spatial extension of the object under discussion and neither does the range space of a chiral conformal QFT acquire the interpretation of string-like localized quantum matter. Rather the superstring represents a solution of a problem which enjoyed some popularity in the 60s: the construction of infinite component wave function with a (realistic) mass/spin spectrum. The mass/spin tower sits over one point and does not arise from a string in spacetime. The widespread acceptance of a theory whose interpretation has been based on metaphoric reasoning had a corroding influence on particle theory, a point which will be illustrated in the last section with some remarks of a more sociological nature.

研究の動機と目的

• S行列物理学の歴史的文脈の中で弦理論の概念的基盤を批判的に評価すること。
• 弦が時空に広がった対象であるという広く受け入れられている解釈に挑戦すること。
• スーパーブリッジ理論における質量・スピンスケジュールが、空間的に広がった弦ではなく、一点に局在化した波動関数から生じることを示すこと。
• 弦理論における比喩的思考が、素粒子物理学の厳密性と方向性に悪影響を及えたことの強調。
• 概念的不整合にもかかわらず弦理論がなぜ受け入れられたかについての社会学的批判を提供すること。

提案手法

• S行列研究の六十年にわたる歴史的分析、特に弦理論発展の四十年間を焦点に。
• 量子力学的弦の振動モードの数学的検討と、それらが空間的拡張に与える役割。
• カイラルな conformal 量子場理論（QFT）の分析と、それに類似した局在化との関係。
• 1960年代の無限次元波動関数の問題の再構築、実際の質量・スピンスケジュールを持つもの。
• 特に弦理論の解釈における比喩的思考の概念的批判。
• 比喩的思考が理論的素粒子物理学に与えた影響についての社会学的考察。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スーパーブリッジの真の物理的解釈は、空間的局在化という観点からどのように理解されるか？
• RQ2 量子弦の振動モードは、空間的拡張に関係しているのか、あるいはまったく関係しないのか？
• RQ3 なぜ弦理論における質量・スピンタワーが、時空に存在する弦のような対象から生じないのか？
• RQ4 比喩的思考が素粒子物理学の発展をどの程度歪めてしまったのか？
• RQ5 時空に広がった対象を持たないにもかかわらず弦理論が受け入れられた背景にある歴史的・概念的問題は何か？

主な発見

• 弦理論における振動モードは、空間的に広がった対象を生じさせない。それらは時空における弦的局在化の原因ではない。
• スーパーブリッジ理論における質量・スピンスケジュールは、時空に存在する弦から生じるのではなく、一点に局在化した波動関数から生じる。
• カイラルな conformal QFT の範囲空間は、一般的な解釈とは異なり、弦に類似した量子物質を表していない。
• 弦理論は、1960年代に無限次元の波動関数を構築する問題の解決策として最も適切に理解されるべきである。
• 比喩的思考に基づいて広く受け入れられた弦理論は、素粒子物理学の厳密性と方向性に腐食的影響を及ぼした。
• 理論の概念的基盤は、時空における物理的・幾何的拡張ではなく、誤解に基づいている。