[论文解读] String theory and the crisis in particle physics (a Samisdat on particle physics)

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

Computational Physics and Python Applications被引用 1

一句话总结

本文挑战了弦理论的传统诠释，认为它并未如普遍所信地描述在时空中延展的基本物体。相反，本文表明，超弦是1960年代一个关于构造具有真实质量/自旋谱的无限分量波函数问题的解，该解局域于单一时空点，而非延展的弦——从而动摇了弦理论流行性赖以建立的隐喻基础。

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.

研究动机与目标

• 在S矩阵物理学的历史语境下，批判性评估弦理论的概念基础。
• 挑战普遍接受的弦是时空中延展物体的诠释。
• 证明超弦理论中的质量/自旋谱源自局域于一点的波函数，而非空间延展的弦。
• 指出弦理论中隐喻性推理对粒子物理学严谨性与发展方向的负面影响。
• 对尽管存在概念矛盾仍被广泛接受的弦理论提供社会学批判。

提出的方法

• 对六十年S矩阵研究进行历史分析，聚焦四十年弦理论的发展。
• 对量子弦的振子模式进行数学分析，及其在空间延展中的作用。
• 分析手征性共形量子场论（QFT）及其与弦样局域性的关系。
• 重构1960年代关于具有真实质量/自旋谱的无限分量波函数问题。
• 对理论物理学中隐喻性推理，特别是弦理论诠释中的隐喻性推理，进行概念批判。
• 反思隐喻性推理对理论粒子物理学发展的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 从空间局域化的角度来看，超弦的真实物理诠释是什么？
• RQ2 量子弦的振子模式与空间延展之间是否存在任何关系？
• RQ3 为何弦理论中的质量/自旋谱塔并非源自时空中具有弦样特性的物体？
• RQ4 隐喻性推理在多大程度上扭曲了粒子物理学的发展？
• RQ5 尽管缺乏时空中延展的物体，弦理论的接受背后存在哪些历史与概念问题？

主要发现

• 弦理论中的振子并不产生空间延展的物体；它们并非导致时空中弦样局域性的原因。
• 超弦理论中的质量/自旋谱并非源自时空中的一根弦，而是源自局域于单一时刻点的波函数。
• 手征性共形QFT的值域并不表示弦样量子物质，这与普遍理解相反。
• 弦理论最好被理解为1960年代关于具有真实质量与自旋量子数的无限分量波函数问题的解。
• 基于隐喻性推理而广泛接受弦理论，已对粒子物理学的严谨性与发展方向造成腐蚀性影响。
• 该理论的概念基础源于误解，而非时空中物理或几何的延展。