There is a paper by Bert Schroer, String theory and the crisis in particle physics, where it is claimed that the ideologically dominated string community is causing a huge crisis in high energy physics. I think that is a good exercise in psychology (even if you are not a psychologist) to try to understand what is behind this paper.
First of all, Bert works in axiomatic field theory not in string theory, so his comments are not of a technical nature. It should also be clear that he thinks that quantum field theory is not a closed subject. I think we all agree on that but not for the same reasons. He claims that there should exist an intrinsic formulation of QFT in which the concept of fields is not mandatory. That is a good topic for research. It is in the same foot as the search for a unique formulation of string theory. It may exist or not but it does not prevent that progress in understanding the theory can be gained by other means. The reason I think QFT is not complete is the lack of a full understanding of its non-perturbative sector, something that author fails to appreciate and that axiomatic field theory is far from even beginning to address.
So let us go back to his paper. His first argument against strings are citations found in discussion groups and texts for layman, like "Superstring/M-theory is the language in which God wrote the world". This hardly can be taken as a serious argument, and Bert knows that, so it seems that he is just warming up the reader. Then his main argument goes like the quantized strings are not really quantum strings because the string excitations are localized around the string center of mass. And he concludes that all this is just "a trick to find a Lagrangian packing for the dual model with its infinite mass tower". Well, anyone who has calculated the spectrum of free strings knows all this. And it seems that all critics of string theory go only to the point of studying free strings and to presume they know it all. There are other comments on the physics of string theory but they are not technical and do not deserve any consideration.
So let us look now at the ideological side to pin down what is behind all this. He lists what he considers to be five big problems. The first is that young people do not know the conceptual axioms of field theory and that he can not talk to them because they only know string theory. Well, surely young people will study axiomatic field theory, if that is relevant for what they are doing, but older people should also study strings if they want to discuss the important issues of today. If you are too old or too lazy to study new things what can be done?
He then complains that the editorial boards of high energy physics journals are full of string people, and that there is an "ideological battle between two globalized groups rather than a critical analysis of its contents", probably refering to submited papers. Is this just another way of saying I can not publish my papers in good journals? After all, if you look at editorial boards you can send your papers to non-stringy physicists. His third point is a complain about the undergraduate course in string theory given at MIT. As we all know young students want to learn string theory and there is nothing wrong with that. If that can be done seriously, why not? What really happens is that undergraduate students keep asking questions about many things. What do you do when they ask you about strings if you do not work in strings? This is tricky, very tricky.
His fourth point is more interesting. As said before he does not consider quantum field theory to be a finished subject and string theory is worse since its "structural properties" are not known (I assume that by structural properties he means an intrinsic formulation). He then says, let us assume that the AdS/CFT correspondence is true and since we know the quantum field theory side we could use the correspondence to find out the "structural properties" of string theory. What a good idea! He just doesn't realize that this is happening, and in both ways. We can learn new things about quantum field theory as well as about strings. In fact, he fails to recognize that what he calls "structural properties" of string theory is named M-theory and string field theory.
Finally, his last point is about the future of particle physics. The problem of having so many string theorists getting jobs and appearing in the media worldwide. Well, this is happening for a long time now, at least since the past century. Relativity, quantum mechanics, atomic bombs and many other topics generated great curiosity in the public and received attention in the media. What can be done if no journalist is looking for you? Do you have any interesting thing to say?
In the second part of the paper Bert tries to convince the reader that we must abandon string theory and go back to quantum field theory, but in his way, to the old fashioned S-matrix bootstrap approach of the 60's! He also claims that the mathematical issues of field theory will be solved soon (probably by him or his group) and criticizes strongly any geometrical approach to field theory. Reading this looks like general relativity is in the wrong track and leads nowhere. Also, the geometrical Atiyah-Witten work is also condemned in his paper. It would be very interesting, however, to see axiomatic field theory saying something about anomalies. Or even about asymptotic freedom. And we are not talking about properties of some formulation of field theory but about Nature itself.
So now we have a clear psychological picture of the paper. Full of prejudices and lack of understanding of what are the main goals of QFT and string theory and very revealing about the author's personality. The only crisis after all is in the author's understanding of the modern world. Unfortunately he is living in Brazil and we have to be sociable and civilized.
Just in time, Lubos and Woit have posts on Bert as well.
15 March 2006
14 March 2006
Dois anos de "not even wrong"
O blog de Peter Woit, Not Even Wrong, completa dois anos. Seu principal objetivo é fazer críticas à teoria de cordas. Deve ser dito que Peter é um matemático da Columbia U. e não trabalha em teoria de cordas. Suas críticas, portanto, não são quanto aos aspectos técnicos da teoria, mas sim quanto ao fato da área ter 30 anos de idade e não ter produzido nenhum resultado que tivesse tido comprovação experimental. Daí suas frequentes afirmações de que a teoria não pode ser testada e, portanto, não é ciência. Ele até publicou um livro sobre o assunto em 2005. Eu, particularmente, considero que tal raciocínio é bastante forçado. Supersimetria, por exemplo, também tem cerca de 30 anos de idade e ainda não foi descoberta. Entretanto, isso não é motivo para não estudar suas consequências. Afinal, é necessário conhecer seus efeitos para saber se ela existe ou não. E isso tem sido feito ao longo de todos esses anos e espera-se que a supersimetria seja descoberta (ou não) no LHC em 2007 ou 2008.
O post comemorativo Two Years Later, traz comentários sobre as duas últimas grandes ondas em cordas, a correspondência AdS/CFT e o landscape, e a falta de novidades nos últimos anos. De fato, a correspondência nasceu em 1998 mas toda a história do landscape é muito mais recente, de 2003, o que não justifica as críticas de que há um marasmo na área. Além disso, a correspondência continua sendo um dos tópicos mais quentes ao longo destes anos.
Mais recentemente, Peter envolveu-se numa gigantesca discussão envolvendo os trackbacks. Já há algum tempo é possível fazer comentários sobre os papers publicados nos arXives e depois fazer um link entre o paper e o comentário, o chamado trackback. Acontece que os gerentes dos arXives não aceitam comentários de qualquer um. E o Peter está incluído entre eles; seus comentários sobre cordas não são aceitos. Isso gerou uma enorme discussão sobre a necessidade e a utilidade dos trackbacks nos arXives e podem ser seguidos à partir daqui e daqui, para terem a visão dos dois lados.
Acho que é muito interessante tentar compreender porque muita gente trabalha numa área que ainda não teve qualquer comprovação experimental. Como todos sabem, a relatividade geral não é renormalizável; não é possível fazer qualquer cálculo quântico nessa teoria. A teoria de cordas, por sua vez, permite o cálculo de amplitudes envolvendo grávitons. Ela é uma teoria de gravitação quântica no regime perturbativo. De fato, é a única teoria de gravitação quântica conhecida. Nem a loop quantum gravity permite fazer cálculos perturbativos. Como as ondas gravitacionais ainda não foram descobertas, amplitudes envolvendo grávitons estão longe de fornecer um teste experimental para a teoria. De fato, espera-se que a gravitação quântica seja importante no estudo de buracos negros e do big bang. Mas aí, devido aos fortes campos gravitacionais envolvidos, não podemos usar a teoria perturbativa, é necessário incluir efeitos não perturbativos e ainda não temos uma teoria de cordas na qual tais efeitos possam ser incorporados de forma clara e sistemática. Branas e a teoria M são tentativas de explorar efeitos não perturbativos em teoria de cordas.
Outro motivo para estudar cordas é que podemos calcular a entropia de certos tipos de buracos negros. Não se trata de cálculos termodinâmicos (como aqueles feitos por Bekenstein e Hawking), mas de cálculos quânticos envolvendo branas. É a primeira derivação da entropia de buracos negros utilizando-se a mecânica quântica. Isso é realmente notável. Alguns pesquisadores de loop quantum gravity dizem que podem fazer o mesmo mas há um parâmetro que deve ser fixado para ser obtido a concordância. Não existe tal liberdade em cordas.
A correspondência AdS/CFT estabele uma dualidade entre uma teoria de cordas no espaço de anti-De Sitter (AdS) em 5 dimensões e uma teoria de gauge supersimétrica em 4 dimensões. Podemos calcular funções de correlação da teoria de gauge através de cálculos numa teoria de gravitação em AdS. Inclusive, o que é muito importante, no regime de acoplamento forte da teoria de gauge, obtendo-se resultados que não podem ser conseguidos em teoria de perturbação. Dessa forma, foram calculadas algumas funções de correlação no regime de acoplamento forte utilizando-se a correspondência. A seguir, essas mesmas funções de correlação foram calculadas diretamente na teoria de gauge, sem utilizar a correspondência, e o resultado é que elas coincidem! É bastante surpreendente que possamos calcular o mesmo objeto numa teoria de gauge e numa teoria de gravitação.
Poderia dar outros exemplos, mas acho que isso é suficiente para explicar a excitação que toma conta do pessoal que trabalha em cordas. A onda mais recente, o landscape, procura identificar vácuos da teoria de cordas que se pareçam com o universo que habitamos. Argumentos antrópicos são utilizados, o que gera um descontentamento geral. Apesar da falta de evidência experimental, os resultados teóricos são surpreendentes e geram a expectativa de que a teoria de cordas seja realmente uma teoria física. Se o LHC encontrar supersimetria ou encontrar dimensões extras, isso será apenas evidência circunstancial da teoria de cordas, já que ela necessita de supersimetria e de dimensões extras. Mas ainda não há uma previsão que seja específica da teoria de cordas, algo que se encontrado no LHC, só possa ser explicado por cordas e branas. Mas existe muita gente trabalhando para descobrir algum efeito desse tipo da teoria de cordas. Vamos aguardar e participar dessa aventura!
O post comemorativo Two Years Later, traz comentários sobre as duas últimas grandes ondas em cordas, a correspondência AdS/CFT e o landscape, e a falta de novidades nos últimos anos. De fato, a correspondência nasceu em 1998 mas toda a história do landscape é muito mais recente, de 2003, o que não justifica as críticas de que há um marasmo na área. Além disso, a correspondência continua sendo um dos tópicos mais quentes ao longo destes anos.
Mais recentemente, Peter envolveu-se numa gigantesca discussão envolvendo os trackbacks. Já há algum tempo é possível fazer comentários sobre os papers publicados nos arXives e depois fazer um link entre o paper e o comentário, o chamado trackback. Acontece que os gerentes dos arXives não aceitam comentários de qualquer um. E o Peter está incluído entre eles; seus comentários sobre cordas não são aceitos. Isso gerou uma enorme discussão sobre a necessidade e a utilidade dos trackbacks nos arXives e podem ser seguidos à partir daqui e daqui, para terem a visão dos dois lados.
Acho que é muito interessante tentar compreender porque muita gente trabalha numa área que ainda não teve qualquer comprovação experimental. Como todos sabem, a relatividade geral não é renormalizável; não é possível fazer qualquer cálculo quântico nessa teoria. A teoria de cordas, por sua vez, permite o cálculo de amplitudes envolvendo grávitons. Ela é uma teoria de gravitação quântica no regime perturbativo. De fato, é a única teoria de gravitação quântica conhecida. Nem a loop quantum gravity permite fazer cálculos perturbativos. Como as ondas gravitacionais ainda não foram descobertas, amplitudes envolvendo grávitons estão longe de fornecer um teste experimental para a teoria. De fato, espera-se que a gravitação quântica seja importante no estudo de buracos negros e do big bang. Mas aí, devido aos fortes campos gravitacionais envolvidos, não podemos usar a teoria perturbativa, é necessário incluir efeitos não perturbativos e ainda não temos uma teoria de cordas na qual tais efeitos possam ser incorporados de forma clara e sistemática. Branas e a teoria M são tentativas de explorar efeitos não perturbativos em teoria de cordas.
Outro motivo para estudar cordas é que podemos calcular a entropia de certos tipos de buracos negros. Não se trata de cálculos termodinâmicos (como aqueles feitos por Bekenstein e Hawking), mas de cálculos quânticos envolvendo branas. É a primeira derivação da entropia de buracos negros utilizando-se a mecânica quântica. Isso é realmente notável. Alguns pesquisadores de loop quantum gravity dizem que podem fazer o mesmo mas há um parâmetro que deve ser fixado para ser obtido a concordância. Não existe tal liberdade em cordas.
A correspondência AdS/CFT estabele uma dualidade entre uma teoria de cordas no espaço de anti-De Sitter (AdS) em 5 dimensões e uma teoria de gauge supersimétrica em 4 dimensões. Podemos calcular funções de correlação da teoria de gauge através de cálculos numa teoria de gravitação em AdS. Inclusive, o que é muito importante, no regime de acoplamento forte da teoria de gauge, obtendo-se resultados que não podem ser conseguidos em teoria de perturbação. Dessa forma, foram calculadas algumas funções de correlação no regime de acoplamento forte utilizando-se a correspondência. A seguir, essas mesmas funções de correlação foram calculadas diretamente na teoria de gauge, sem utilizar a correspondência, e o resultado é que elas coincidem! É bastante surpreendente que possamos calcular o mesmo objeto numa teoria de gauge e numa teoria de gravitação.
Poderia dar outros exemplos, mas acho que isso é suficiente para explicar a excitação que toma conta do pessoal que trabalha em cordas. A onda mais recente, o landscape, procura identificar vácuos da teoria de cordas que se pareçam com o universo que habitamos. Argumentos antrópicos são utilizados, o que gera um descontentamento geral. Apesar da falta de evidência experimental, os resultados teóricos são surpreendentes e geram a expectativa de que a teoria de cordas seja realmente uma teoria física. Se o LHC encontrar supersimetria ou encontrar dimensões extras, isso será apenas evidência circunstancial da teoria de cordas, já que ela necessita de supersimetria e de dimensões extras. Mas ainda não há uma previsão que seja específica da teoria de cordas, algo que se encontrado no LHC, só possa ser explicado por cordas e branas. Mas existe muita gente trabalhando para descobrir algum efeito desse tipo da teoria de cordas. Vamos aguardar e participar dessa aventura!
A origem da massa e a debilidade da gravidade
Através do blog do Lubos achei um ótimo colóquio de Frank Wilczek do ano passado. Wilczek não só ganhou o prêmio Nobel mas é um expositor muito bom e sua risada é típica (sempre achei que fosse impossível rir aspirando o ar; ele consegue fazer isso! Confira no seminário). Ele fala sobre The Origin of Mass and the Feebleness of Gravity mas começa de fato por F=ma. Discute o conceito de massa na relatividade restrita e como é possível calcular o espectro da QCD na rede, e a relação das massas com a gravitação. É claro que também explica a liberdade assintótica (descoberta que lhe deu o premio Nobel) de forma bastante física. Trata-se de um colóquio e as poucas equações que ele escreve são conhecidas de todos. Mas veja com tempo. O vídeo tem 1:20 hs de duração.
Ensino, pesquisa e extensão
É lamentável a confusão que ainda existe sobre o tripé ensino, pesquisa e extensão na universidade. E é mais preocupante quando ela se manifesta através do Jornal da USP. O artigo do prof. Prouvot, A docência no ensino, pesquisa e extensão, é um exemplo claro. Esse texto afirma que "Mesmo que o professor não seja um pesquisador na verdadeira acepção do termo, necessita ler, estudar e se atualizar constantemente para sua função de professor, e precisa, até por determinações estatutárias, realiza-las e publica-las." Um professor que não é pesquisador mas atualiza-se constantemente é, de fato, um bom professor, um professor zeloso e capaz. Mas como ele não é pesquisador, seu lugar não é numa universidade mas sim numa escola superior (ou centro universitário, de acordo com o anteprojeto de lei da reforma universitária). É bom lembrar que a universidade caracteriza-se pela geração e transmissão do conhecimento enquanto a escola superior cuida apenas de sua transmissão. E é bom salientar que não são apenas os institutos de pesquisa que geram um saber novo, mas que esse é um dos objetivos fundamentais de qualquer universidade digna desse nome. Voltando ao texto, coitado do professor que realiza atividades de pesquisa porque assim lhe é exigido. A pesquisa, da mesma forma que o ensino, deve ser realizada pelo prazer intelectual que isso gera e não por mera obrigação.
Continuando, o prof. Prouvot afirma: "Entretanto, todas essas exigências não podem suplantar a sua função docente, que é confundida de certo modo, com a extensão, que, em uma análise mais ampla, é o grande objetivo da universidade". Aqui se dá a confusão fundamental. O objetivo imediato da universidade é a formação de mão de obra qualificada. São os alunos que preparamos para assumirem postos profissionais altamente qualificados. A pesquisa, por sua vez, pode não ter retorno imediato. Muitas vezes são necessários anos para que algo descoberto no laboratório de uma universidade chegue à sociedade. E a extensão é tudo aquilo que fazemos e que não pode ser qualificado nem de ensino e nem de pesquisa. Nem porisso a extensão é menos importante, e certamente constituiu um elo fundamental entre a universidade e a sociedade. E é claro, alunos que aprendem com pesquisadores muma universidade são muito melhores do que aqueles formados por professores num centro universitário. É exatamente porisso que os formandos da USP são sempre muito disputados pelo mercado de trabalho. Isto tudo mostra a importância do ensino, pesquisa e extensão, que quando realizados em conjunto e de forma competente promovem a valorização da universidade e contribuem de maneira fundamental para formação de uma sociedade maiz capacitada em todos os sentidos.
Continuando, o prof. Prouvot afirma: "Entretanto, todas essas exigências não podem suplantar a sua função docente, que é confundida de certo modo, com a extensão, que, em uma análise mais ampla, é o grande objetivo da universidade". Aqui se dá a confusão fundamental. O objetivo imediato da universidade é a formação de mão de obra qualificada. São os alunos que preparamos para assumirem postos profissionais altamente qualificados. A pesquisa, por sua vez, pode não ter retorno imediato. Muitas vezes são necessários anos para que algo descoberto no laboratório de uma universidade chegue à sociedade. E a extensão é tudo aquilo que fazemos e que não pode ser qualificado nem de ensino e nem de pesquisa. Nem porisso a extensão é menos importante, e certamente constituiu um elo fundamental entre a universidade e a sociedade. E é claro, alunos que aprendem com pesquisadores muma universidade são muito melhores do que aqueles formados por professores num centro universitário. É exatamente porisso que os formandos da USP são sempre muito disputados pelo mercado de trabalho. Isto tudo mostra a importância do ensino, pesquisa e extensão, que quando realizados em conjunto e de forma competente promovem a valorização da universidade e contribuem de maneira fundamental para formação de uma sociedade maiz capacitada em todos os sentidos.
13 March 2006
O tédio e a qualidade do ensino público
Recomendo fortemente o artigo de Paulo Ghiraldelli Jr. publicado na Folha, O tédio mata nosso ensino. Ele toca forte num ponto que é frequentemente deixado de lado: a carreira do magistério. Como é possível motivar nossos professores públicos do primeiro e segundo graus a se qualificarem, se não há nenhuma remuneração extra, nenhuma carreira que eles possam ascender? Isso explica, em certa medida, porque as universidades públicas são bem sucedidas. É necessário ter o mestrado, o doutorado, e em algumas, a livre-docência, para que os professores possam chegar ao topo da carreira e possam receber um salário melhor. No primeiro mundo é constante a recompensa salarial por cursos de atualização que os professores fazem. No Brasil, essa política é execrada pelos profissionais da área, que têm medo da concorrência e da competência. As promoções na carreira são quase sempre feitas por tempo de serviço. E como o artigo aponta, isso é transmitido pelas próprias universidades públicas que formam os professores.
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