Popisuje teorie strun skutečně svět? AI může být schopen říct

Skupina vedená veterány teorie strun Burtem Ovrutem z Pennsylvánské univerzity a Andrem Lukasem z Oxfordu šla ještě dál. I oni začali se softwarem Ruehle pro metrické výpočty, který Lukas pomohl vyvinout. V návaznosti na tento základ přidali řadu 11 neuronových sítí, které zvládají různé typy postřiků. Tyto sítě jim umožnily vypočítat sortiment polí, která by mohla nabývat bohatší palety tvarů a vytvořit tak realističtější prostředí, které nelze studovat žádnými jinými technikami. Tato armáda strojů se naučila metriku a uspořádání polí, vypočítala Yukawské vazby a vyplivla hmotnosti tří typů kvarků. To vše pro šest různě tvarovaných Calabi-Yauových rozdělovačů. „Je to poprvé, co je někdo dokázal spočítat s takovou přesností,“ řekl Anderson.

Žádný z těchto Calabi-Yausů není základem našeho vesmíru, protože dva z kvarků mají stejné hmotnosti, zatímco šest druhů v našem světě má tři úrovně hmotnosti. Výsledky spíše představují důkaz principu, že algoritmy strojového učení mohou fyziky dovést od Calabi-Yauovy manifoldy až ke konkrétním hmotnostem částic.

„Až doteď by takové výpočty byly nemyslitelné,“ řekl Constantin, člen skupiny sídlící v Oxfordu.

Hra čísel

Neuronové sítě se dusí koblihami s více než hrstkou děr a výzkumníci by nakonec rádi studovali manifoldy se stovkami. A zatím vědci uvažovali jen spíše o jednoduchých kvantových polích. Abyste se dostali až ke standardnímu modelu, Ashmore řekl: „Možná budete potřebovat sofistikovanější neuronovou síť.“

Na obzoru se rýsují větší výzvy. Pokus o nalezení naší částicové fyziky v řešeních teorie strun – pokud tam vůbec je – je hra s čísly. Čím více posypaných koblih můžete zkontrolovat, tím je pravděpodobnější, že najdete shodu. Po desetiletích úsilí mohou teoretici strun konečně zkontrolovat koblihy a porovnat je se skutečností: hmotnosti a vazby elementárních částic, které pozorujeme. Ale i ti nejoptimističtější teoretici uznávají, že šance na nalezení shody slepým štěstím jsou vesmírně nízké. Samotný počet koblih Calabi-Yau může být nekonečný. „Musíte se naučit hrát se systémem,“ řekl Ruehle.

Jedním z přístupů je zkontrolovat tisíce Calabi-Yauových rozdělovačů a pokusit se najít všechny vzory, které by mohly řídit hledání. Například roztahováním a mačkáním manifoldů různými způsoby mohou fyzici vyvinout intuitivní smysl pro to, jaké tvary vedou k jakým částicím. „Ve skutečnosti doufáte, že po zhlédnutí konkrétních modelů máte nějaké silné uvažování,“ řekl Ashmore, „a narazíte na správný model pro náš svět.“

Lukas a kolegové z Oxfordu plánují zahájit tento průzkum, šťouchat své nejslibnější koblihy a více si pohrávat s postřikovači, když se snaží najít varietu, která produkuje realistickou populaci kvarků. Constantin věří, že během několika let najdou množinu reprodukující hmotnosti zbytku známých částic.

Jiní teoretici strun si však myslí, že je předčasné začít zkoumat jednotlivé manifoldy. Thomas Van Riet z KU Leuven je teoretik strun, který provádí výzkumný program „swampland“, který se snaží identifikovat rysy sdílené všemi matematicky konzistentními řešeními teorie strun – jako je extrémní slabost gravitace ve vztahu k ostatním silám. On a jeho kolegové se snaží vyloučit široké pásy strunových řešení – tedy možné vesmíry – ještě předtím, než začnou přemýšlet o konkrétních koblihách a posypech.

„Je dobře, že lidé dělají tento byznys se strojovým učením, protože jsem si jistý, že to v určitém okamžiku budeme potřebovat,“ řekl Van Riet. Ale nejprve „musíme přemýšlet o základních principech, vzorcích. Na co se ptají, jsou podrobnosti.“