Theorie van alles?

[Kraakman]

Zoals bekend lijken deze theoriëen niet samen te kunnen werken. Voor heel erg grote objecten: planeten, sterrestelsels en zwarte gaten, geld de relativiteitstheorie. Maar voor hele kleine objecten, de allerkleinste zelfs: atomen, protonen en neutronen, geld de kwantumfysica en lijken de wetten van de relativiteitstheorie helemaal niet toe te passen??

Waarom is dit vraag ik me af. Want hele grote objecten bestaan immers uit een miljard * miljard atomen. Dus waarom gelden de wetten wel voor miljarden atomen bij elkaar, maar niet voor enkele atomen?

[eendavid]

Er is een belangrijk verschil tussen 'Theories of Everything' (TOE's) en kwantumgravitatie (gewoon een kwantummechanische manier om met AR om te gaan).

En daarbuiten heb je natuurlijk gelijk: er bestaan situaties waarin beide theorieën nodig zijn, dus het kan niet dat ze niet compatibel zijn. Het antwoord is gewoon dat het niet lukt met wat we al weten. Iets technischer: de kwantumveldtheorie die volgt uit de Einsteinveldvergelijkingen zijn niet renormaliseerbaar, dus moeten we anders gaan werken dan we doen voor de andere krachten (elektrozwakke, QCD). Wat dan de beste methode is: discussie alom.

[Kraakman]

Ja, dit is natuurlijk iets wat niemand zo even kan weten. Snaartheorie kan een antwoord bieden toch? Al merkte ik in een ander topic dat je hier niet zo een voorstander van bent.

[Kraakman]

http://www.xs4all.nl/~adcs/Deeltjes/electromagnetism.html

Ik werd in het andere topic over "Kwantumfysica: hoe begin ik?" doorgelinkt naar deze website. Ik zie hier het volgende staan: "Tegengesteld geladen voorwerpen trekken elkaar aan, zoals een proton en een elektron, en deeltjes met dezelfde soort lading stoten elkaar af."

Nu zie ik het elektron meteen om het proton draaien zoals in een atoom. Net zoals de aarde om de zon heen draait toch!? Zou het dan toch een connectie hebben? Ik snap wel dat elektromagnetisme niet hetzelfde is als zwaartekracht, maar is het toeval of heeft het toch een connectie?

[eendavid]

Dat is uitdagen natuurlijk... Ik zal mijn mening wat beter uitwerken. Bedenk dat het merendeel van theoretische fysici (dikwijls mensen die veel slimmer zijn dan ik) het hier niet (volledig) mee eens zijn.

Ik denk dat snaartheorie interessante fysica is, die tot een zeer elegante oplossing van de problemen kan leiden, zelfs een oplossing die leuker is dan wat we momenteel kennen. Er zijn weinig mensen die het tegendeel durven beweren (omdat hun argumenten onvoldoende sterk zijn om een dergelijke uitspraak te staven). Echter, er is naar mijn inzicht geen dwingende reden om naar snaartheorie te gaan. Daar komt bij dat het heel wat rare dingen nodig heeft: extra dimensies, compactificaties. Natuurlijk moet gezegd dat we veel terugkrijgen (vooral GUT stemt velen blij).

Er bestaan andere methoden die sterker geworteld zijn in wat we reeds kennen. Dat is (volgens mijn voorkeur uiteraard) hoe wetenschap behoort te vorderen: wanneer men vertrouwd is met principes geef je die best pas op als grondige analyse aanduidt dat ze ontoereikend zijn. Dat AR zich perturbatief slecht gedraagt is daar een onvoldoende argument voor: probeer het spectrum van de harmonische oscillator

\(H=p^2+\omega^2q^2\)

maar perturbatief te bekomen uit een vrije theorie

\(H=p^2\)

. Sterker nog: er bestaat een kwantumveldtheorie die voldoet aan AR (die zelfs achtergrondonafhankelijk is, wat voor snaartheorie hoogstens achteraf als wonder kan lukken(is voorlopig nog niet aangeduid en onderzoek hiernaar krijgt ook verrassend weinig aandacht)). Ik doel op de ruimte van spin netwerken.

Ik ben dus noch voor- noch tegenstander van snaartheorie, maar meen dat men misschien wat snel alle onderzoeksinspanningen op snaartheorie heeft gezet.

edit: (als antwoord op #4) Of het een verband heeft is niet duidelijk (velen vermoeden van wel), maar dat wordt nooit bedoelt zoals jij dat bedoelt. Elke aantrekkende kracht leidt klassiek tot elliptische gesloten banen, dat wil niet zeggen dat de krachten een breking van een GUT zijn.

[Andy]

Nu zie ik het elektron meteen om het proton draaien zoals in een atoom. Net zoals de aarde om de zon heen draait toch!? Zou het dan toch een connectie hebben? Ik snap wel dat elektromagnetisme niet hetzelfde is als zwaartekracht, maar is het toeval of heeft het toch een connectie?

Weljah, daar zit (volgens mij) een deel van het probleem: klassiek en pseudo-kwantummechanisch denkt men inderdaad dat het elektron in een baan rond het proton draait. Maar als je atomen kwantummechanisch beschrijft, dan kan je niets meer zeggen dan dat er bepaalde waarschijnlijkheid is dat het elektron zich binnen een bepaald gebied bevindt. Dus de gelijkenis is dan toch wel verder te zoeken.

Uiteraard heb je gelijk als de gelijkenis is "het zijn twee aantrekkende krachten".

Hetgeen ik gelezen heb in een redelijk populistisch-wetenschappelijk boek (The elegant universe, Brian Green. Een goed boek maar toch bedoeld voor een breed doelpubliek), is dat het probleem zit dat AR uitgaat van oneindig gladde ruimte: hoever je ook "inzoomt" op de ruimte, alles gaat continu verlopen... Bij kwantummechanica heb je echter het heisenbergprincipe, waardoor ge eigenlijk op erg kleine schaal niet veel meer kunt zeggen over al dan niet glad zijn van de ruimte. Dat was een beetje de contradictie die ervoor zorgde dat QM en AR moeilijk te vereenzelvigen zijn... Als andere mensen op deze redenering commentaar hebben, waarschijnlijk wel terecht (weet ook niet meer exact hoe het in elkaar zat).

[eendavid]

Het grappige is dat in snaartheorie dit beeld van een gladde ruimte behouden blijft: er is geen kwantisatie van de geometrie.