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1700944341 温伯格正是以标准模型的贡献闻名的,他的著作总是洋溢着动人而清醒的理性。不过,简单地说,当你也像这样推理时,你就不能让你的理论经受某些检验——而科学史反复证明,必须经过这些检验才可能区分哪些理论是正确的,哪些理论是优美却是错误的。为此,理论必须做出能被证实或否定的具体而精确的预言。如果预言有很高的被否定的风险,那么证实的意义就十分重大了。如果既不会被证实,也不会被否定,那就没办法继续做科学了。
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1700944343 科学怎么会遭遇一片广袤的弦景观呢?这个问题的争论在我看来有三种可能:
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1700944345 1.弦理论是对的,随机多重宇宙也是对的,为了包容它们,我们必须改变科学研究的法则,因为根据通常的科学规范,如果理论没有做出可以证明或证伪它的独特预言,我们就不应该相信它。
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1700944347 2.我们最终会找到一个方法,从弦理论导出真正的可以检验的预言。为了实现这一点,我们可以通过证明确实存在一个独特的理论,或者通过一个不同的能产生真正可检验预言的非随机的多重宇宙理论。
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1700944349 3.弦理论不是自然的正确理论。自然也许最好是由别的某个尚未发现或接受的理论来描述,它能带来真正的最终能被实验证实的预言。
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1700944351 我觉得令人深思的是多数著名科学家似乎都不能容忍弦理论或多重宇宙的假没是错误的。下面是他们的一些言论:
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1700944353 “根据人存原理的推理与理论物理学的历史目标是那么背道而驰,即使在认识到它可能是必须的之后,我很长时间仍然反对它,不过现在好了。”
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1700944355 ——波尔琴斯基
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1700944357 不喜欢人存原理的人简直就是睁眼瞎。
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1700944361 “一派广袤的风光可能出现在我们面前,这是理论物理学激动人心的进步,迫使我们重新思考我们的许多假设。我从内心感到它也可能是正确的。”
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1700944363 ——阿卡尼-哈姆德(NimaArkani-Hamed,哈佛大学)
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1700944365 “我想那景观很可能是真的。”
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1700944367 ——特格马克(Max Tegmark,麻省理工学院)
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1700944369 威藤似乎很困惑:“我没有什么深刻的话好说了。我希望我们能学会更多。”70
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1700944371 说这些话的人没有一个不是我所敬仰的。然而,在我看来,任何公正的没有盲目崇信弦理论人都会把这种状况看得很清楚。理论没能做出任何可以检验的预言,而它的某些支持者不是承认这一点,而是寻求改变规则,使他们的理论不必经历科学通常需要经历的考验。
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1700944373 看来,我们有理由拒绝这种要求,坚持不应仅仅为了挽救一个没能实现我们初衷的理论而改变规则。如果弦理论没有为实验做出独特的预言,如果它除了说我们必须生活在我们能生存的宇宙,而对基本粒子的标准模型没解释任何以前认为神秘的东西,那么它就不大可能成为一个很好的理论。科学史上有过许多起初很有希望而最终失败了的理论。弦理论难道不会是又一个例子吗?
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1700944375 我们很遗憾得出这样的结论:弦论没有做出新的精确的可以证伪的预言。弦论有一些惊人的关于世界的论断。有什么实验或观测能在未来的哪一天找到其中的某个惊人特征的证据吗?就算没有明确的能肯定或否定理论的预言——我们能看到弦的自然观的某个关键特征的证据吗?
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1700944377 弦理论最明显的新奇在于弦本身。如果我们能探测弦的尺度,而弦理论又是正确的,那么无疑我们能找到大量弦理论的证据。我们会看到很多迹象说明基本对象是一维的而不是点状的。但我们在任何地方都做不了接近所需能量的加速器实验。有什么别的办法能让弦理论自己暴露吗?也许弦会以某种方式变得越来越大,从而我们能看见它们?
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1700944379 最近。科普兰(Edmund Copeland)、迈耶(Robert Myer)和波尔琴斯基提出了这样一个图像。在非常特殊的宇宙学假定下,某些很长的弦也许真的是在早期宇宙生成的,而且今天还存在。71宇宙的膨胀现在已经将它们拉伸到了几百万光年那么长。
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1700944381 这种现象并不限于弦论。有段时间,一个流行的星系形成理论也提出它们源于大爆炸留下的电磁流的巨弦。这些所谓的宇宙弦与弦论无关;它们是规范理论结构的结果。它们类似于超导中的量子化的磁流线,可以作为宇宙冷却相变的结果而在宇宙早期形成。我们现在有了来自宇宙观测的确定证据,说明这种弦不是形成宇宙结构的主要成分,但仍然可能存在一些大爆炸留下的宇宙弦。天文学家通过它们对遥远星系的光线的影响来寻找它们。如果宇宙弦来到我们的视线与遥远星系之间,弦的引力场将起着透镜的作用,以特有的方式重复星系的图像。其他事物,如暗物质或别的星系也可以产生类似效应,但天文学家知道如何区分它们产生的像与宇宙弦产生的像。最近有报告说,这种透镜效应可能已经探测到了。它被乐观地标记为CSL-1(宇宙弦透镜1),但从哈勃太空望远镜看,那原来不过是两个靠得很近的星系。72
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1700944383 科普兰和他的同事们发现的是,在某些特殊条件下,一根被宇宙膨胀拉得很长的基本弦就像宇宙弦,因此有可能通过透镜效应来观测。这样的基本宇宙弦也可能是引力波的巨大发射体,可以用LIGO(激光干涉仪引力波天文台)看到。
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1700944385 这种预言为我们带来一点希望,也许弦理论将在某一天被观测所证实。然而宇宙弦的发现本身还不能证明弦理论,因为其他几个理论也预言了这种弦的存在。当然,找不到那根弦也不能否定弦理论,因为那种宇宙弦存在的条件是经过特殊选择的,没有理由认为它们就在我们的宇宙中。
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1700944387 除了弦的存在而外,弦世界还有三个一般性特征:所有合理的弦理论都认同存在额外维,所有的力都统一在一个力,存在超对称。所以,即使我们没有具体的预言,也能发现实验是否能检验这些假定。因为它们独立于弦理论,对其中任何一个的证据都不能证明弦理论是正确的。但反过来就不同了:假如我们知道不存在超对称性、不存在高维或者不存在所有力的统一,那么弦理论就是错的。
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1700944389 我们从额外维说起。也许我们看不见它们,但我们肯定可以寻找它们的效应。方法之一是寻找所有高维理论都预言过的额外力。这些力由构成额外维几何的场传递,这些场肯定是存在的,因为你不可能只让额外维产生我们看到的那些场和力。
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