第14章 弦的律动:超弦革命
我的世界在琴弦上。
快速前进1 000年。
艾克四十二世正在尝试他的新设备:Alicxur 6.3型,这可是他刚从太空网买回来的(伊卡洛斯·拉什莫尔三世对速度和机械的挚爱显然经过多代传到了他的身上)。Alicxur可以让用户观察任何大小的东西,可以看到极小,也可以看到极大。
艾克四十二世肯定,他所有买了Alicxur的朋友,必然会不约而同地首先去尝试大的尺度,调至百万秒差距的恢宏浩大的场景,这样就能超越已知宇宙,看进外太空了。艾克四十二世却想“我还不知道极度微小的尺度上都发生了些什么呢”。因此,他决定先到微观世界游历一番。
但艾克四十二世是个急性子,他可没耐心去看那厚厚的一本说明书。管它呢,先闯进去看看再说。他把号码盘调到了10⁻³³厘米的设置上,直接就按下了“出发”键,根本没注意到最小尺度范围上覆盖的红色标识。
可令他惊恐的是,他忽然觉得头晕目眩,自己闯进了急剧颤动着的陡峻的景观,到处都是弦,他过去熟悉的光滑而均匀的背景统统不见了。相反,眼前出现的是一条条盘旋的蛟龙,它们在尽情地翻腾,从一个表面上探出来,再一头扎回去;或者绕着自己翻过来,再转回去,打成一个个环。艾克四十二世跌跌撞撞、拼尽全力地摸索着“停止”键,还好,赶在自己失去知觉之前及时地按下,恢复了正常。
安下神之后,艾克四十二世才意识到,也许他应该先看一下说明书的。他翻到了“警示”部分,上面写着:“你的Alicxur
6.3型新设备只适用于大于10⁻³³厘米的长度范围。我们还没有纳入弦理论研究的最新成果,因为直到去年,物理学家和数学家才将其预言与现实世界联系起来。”
艾克四十二世感到很失望,原来只有新出的7.0型才纳入了最新成果。但艾克很快就赶上了弦理论的最新发展,他把自己的Alicxur进行了改造,加大马力,以后再也没有出现晕机现象。
爱因斯坦的广义相对论是里程碑式的,有了它,物理学家对引力场有了更深入的理解,并且对引力的计算精确到令人难以置信的地步。相对论成了物理学家预言所有引力系统演变的工具——甚至包括整个宇宙的演化。但是,尽管它所有的预言都很成功,相对论不可能是引力的最终结论,到了极端微小的距离,广义相对论不再适用。在极端微小的尺度上,只有新的引力范式才可能成功。许多物理学家相信,这一范式必然是弦理论。
如果弦理论正确,它将包容广义相对论、量子力学和粒子物理的成功预言。但它也会将物理学拓展到其他理论无能为力的距离和能量范围。弦理论现在还不足够完善,我们还无法衡量它的高能预言,也无法证实它在这些难以捉摸的尺度和能量范围内的效力。但弦理论的确有几个明显的特征,让人对这一幅充满希望的景象增加了信心。
现在我们来看看弦理论和它戏剧性的发展历程。它的高潮是1984年的“超弦革命”,那时物理学家证明,弦理论的碎片能天衣无缝地结合起来。超弦革命只是开始,现在众多的物理学家积极地投入到这一轰轰烈烈的研究项目中。本章和随后的几章,我们将回顾弦理论的历史及其新近的令人振奋的发展成果。但我们也会看到弦理论仍面临着众多艰巨的挑战,物理学家只有解决了这些难题,才可能用它对我们的世界作出预言。
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