关于那些“终极”理论物理的浅显个人理解（2）

接着上回说的，讲讲对弦理论的理解。1.“我们有物理学家，也有弦学家”……弦理论目前没有任何实验可以验证。其理论本身也没有提供任何预测来待实验或观测验证。从这个角度来讲，它更像是一种信仰，而非科学。这点颇值得思考。2.很容易想象这套理论最初来自某个数学方程式，实际也是如此，一个描述强力的方程式。后来某人发现了这个方程式描述的内容实际就像一条会伸缩、扭动的“弦”（string）。3.彼时主流物理学界仍认为基本粒子是“点”，而非“弦”。他们通过高速撞击粒子，研究发现得到无数种新粒子（好吧，我夸张了），基本每隔几个月就有新的发现，甚至用了许多英文以外的字母。尽管这些粒子都与理论相符。4.科学家们便做出猜测，“力”也是可以用粒子来解释。力的作用在于交换力的粒子——被称为信使（messenger）粒子。比如电磁力中，信使粒子便是“光子”。信使粒子交换得越频繁，力就越强。5.实验证明了这套理论适用于电磁力、强力以及弱力。于是我们离四种力的统一，更近一步了。6.粒子物理学家们进而预测，大约140亿年前，宇宙比现在热得多得多，电磁力和弱核力之间的信使粒子变得难以分别。实验也证明，在大爆炸后那般极端高热的条件下弱核力和电磁力融合统一，称为“电弱”。物理学家们相信，在往前倒更热的条件下，电弱将和强力统一，成为“超强力”（superforce，囧）。7.尽管这三种力的统一（最后一点）还无法被证实，但从量子力学角度确实能解释这三种力如何作用的。这么一来，我们有了一套持续统一的基本粒子物理理论，包含了所有已知粒子和力，最终被命名为“标准模型”（StandardModel）。8.等等，我们漏了引力……这时候我们又想起弦理论了。尽管被标准理论的光芒掩盖，但弦理论的先行者们仍然在不断努力着。9.但是他们研究得越深，问题也就越多。早期的弦理论预测了一种“不物理”的粒子，叫做“快子”，它比光速还快……而且我们发现该理论需要十维的空间，令人十分困惑。同时还有一种无质量的粒子，实验中也是观测不到的。10.某些人做了很多努力调整弦理论，但还是不行，直到有一天……嘿，这个方程式或许是在描述引力呢？（是的，他们之前没有考虑引力。）这么一来，就需要重新考虑这些微小能量（即“弦”）的大小。11.设想弦在一个很小很小很小的尺度，那个令人觉得困惑的无质量粒子，变为了“引力子”（即传递引力的信使粒子）。然而这个发现这个理论，反响依然不大。12.那个年代（1980 ），弦理论仍存在大量的数学异常（anomalies），大致就是方程式得到的结论之间会相互矛盾。1984年，某两科学家（原谅我不记得你们的名字）计算发现弦理论没有所谓的异常。（WTF……）13.于是弦理论在数学上来讲，可以包含四种力了。这下，弦理论终于惊天动地了，被视为“万有理论”（TheTheoryofEverything）。14.我们都知道原子。原子由电子和原子核组成。原子核由中子和质子组成。质子和中子由夸克（们）组成。而（能量）弦小得多（如果一个原子相当于太阳系大小，那弦就差不多地球上的一棵树大小），且是万物的最基本组成。正如同乐器上的弦不同振动模式（频率）下发出不同声音，能量弦的不同振动，成就了粒子不同的特性（质量、电荷之类）。15.这么一来弦理论便可以解释一切了，从微观到宏观。毕竟不同的粒子之所以不同，只是因为弦的振动不同。然而这个理论最大的缺陷在于它无法被验证和观测。所以依然有物理学家抨击弦理论是一种哲学而非科学。16.人们更难理解的是弦理论涉及许多像是科幻中才有的东西，比如额外的维度。关于这个东西暂且用类比来解释吧，比如一根电线，远远看你只能看到一条线（一维），近点看你能看到它有宽度（二维），更近一点你发现它还有厚度（三维）。所以如果我们在弦理论那么那么小的范畴内讨论，确实有可能存在我们日常所不知悉的空间维度。17，弦理论要求6个额外的空间维度。如果你缩小的那个尺度去体验，你不仅有前后、左右、上下三个方向可以运动，还有其他扭曲的空间维度。18.科学家们发现的宇宙基本常数大约有20个，电子重量、引力强度、电磁力强度等，这些参数成就了我们宇宙之所以是这么一个宇宙。这20个参数一旦变动，整个宇宙都将乱套，甚至不复存在。那这20个常量为何会是如此呢？很可能就因为那6个额外的维度，导致弦振动出不同的粒子。19.多年来，弦理论有五个不同版本，皆有弦和额外维度，但细节全然不一致。有说弦是开口的，有说闭合的；有两个版本甚至要求26个维度。五个版本又似乎都很合理。究竟哪一套理论才是真正描述的我们这个宇宙？那其他几套理论呢？（好吧，我基本按着《TheElegantUniverse》第二集写的。请待下回分解。）http://syc0129.blogbus.com/logs/35512545.html