AI Starts to Sift Through String Theory's Near-Endless Possibilities
2024/10/16
Quanta Science Podcast
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(旁白)
德国基督教民主联盟主席，2025年德国总理候选人，长期从事金融政策和法律工作。
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Andre Constantin
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Anthony Ashmore
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Challenger Mishra
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Fabian Moulet
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Fabian Roulet
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Laura Anderson
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Renata Lowell
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Toby Wiseman
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Tomas van Riet
Anthony Ashmore: 我认为弦理论的复杂性超出了最初的预期。人们曾以为从弦理论计算粒子物理学理论的预测只是时间问题，但事实并非如此。我们面临着巨大的计算挑战，需要新的方法来解决。
我参与的研究使用了机器学习技术，特别是神经网络，来计算卡拉比-丘流形的度量，并以此来预测粒子的质量和相互作用强度。虽然我们取得了一些进展，但要完全模拟标准模型，我们还需要更复杂的神经网络和更精细的计算。
Laura Anderson: 将弦理论与粒子物理学联系起来一直是弦理论研究中的一个主要障碍。我们不知道如何将10维理论降到4维并使其在4维中保持一致。
这项研究是朝着正确方向迈出的重要一步，它首次使用机器学习技术精确计算了特定微观弦世界产生的宏观世界。虽然我们还没有找到描述我们宇宙的规则，但这为我们提供了新的工具和思路。
Andre Constantin: 我参与开发的算法可以快速生成包含正确数量物质粒子的卡拉比-丘流形，将弦理论模型分析所需的时间从几个月缩短到几秒钟。
这极大地提高了我们研究弦理论模型的效率，为进一步研究提供了可能。这项技术在弦理论研究中具有里程碑式的意义。
Toby Wiseman: 计算高维空间的度量是一个巨大的挑战。简单的、优美的方程往往没有简单的解。
在早期，我们使用计算机来逼近时空周围奇异黑洞的度量，并推测计算机也可以用来计算卡拉比-丘时空的度量。这项研究证明了我们的推测是正确的，为弦理论研究提供了新的计算方法。
Fabian Roulet: 我使用神经网络计算了粒子的质量，这是第一次有人能够如此精确地计算这些耦合。
虽然这些卡拉比-丘流形并不对应于我们的宇宙，但这项研究证明了机器学习技术在弦理论研究中的潜力。我们还需要进一步的研究来计算像电子这样的普通粒子的质量。
Challenger Mishra: 人们几十年来都想进行这项计算，现在我们终于可以使用机器学习来实现它。
这项研究使用了机器学习技术来计算卡拉比-丘流形的度量和量子场的分布，并以此来计算汤川耦合和粒子的质量。我们的结果与其他方法的结果相符，这验证了我们的方法的有效性。
Bert Ovrut: 我们使用多个神经网络来计算不同类型的量子场，创建了一个更逼真的环境。
这使得我们可以研究更复杂的卡拉比-丘流形，并获得更精确的预测。这项研究为弦理论研究提供了新的工具和思路。
Andre Lucas: 我参与开发了用于计算卡拉比-丘度量的软件包，并将其应用于这项研究中。
这项研究证明了机器学习技术在弦理论研究中的潜力，为我们进一步研究提供了可能。
Tomas van Riet: 在研究具体的卡拉比-丘流形之前，我们需要先研究所有数学一致的弦理论解的共同特征。
我们需要从更宏观的角度来看待这个问题，而不是仅仅关注细节。机器学习技术在未来可能会发挥重要作用，但现在我们更需要关注基本原理。
Renata Lowell: 为了真正令人信服，弦理论需要预测并证实标准模型之外的新物理现象。
这项研究虽然取得了一些进展，但要最终验证弦理论，还需要更多的研究和实验。
Deep Dive
This chapter introduces the use of machine learning in string theory research. It highlights the immense complexity of string theory and the challenges in connecting its microscopic descriptions to the macroscopic world of particles.
- Machine learning is being used to address the complexity of string theory.
- String theory posits that fundamental particles arise from the vibrations of strings in 10-dimensional spacetime.
- The challenge lies in connecting the 10-dimensional theory to our 4-dimensional universe.
Shownotes Transcript