教授原打算結束提問順便下課,但現在同學們興致高昂,講台下立刻有人舉手,教授話沒說完就停止了,抬手示意對方開口。
那名同學問道:“教授,按您的說法,現在五項低能實驗隻能初步約束弦理論的框架。那在超級對撞機建成、真正達到普朗克能標之前,我們對弦理論的實驗驗證,就隻能到此為止了嗎?”
教授微微點頭,沉穩的回答他:“你問到了整個領域最核心的問題,答案是:差不多了,目前隻能走到這裡,再往下,必須靠對撞機。”
有學生緊接著繼續提問:“我們不能再通過高精度測量、常溫超導裝置、地下實驗室,繼續挖更微弱的信號嗎?”
教授:“不行,你們要分清兩件事:我們現在測到的,是弦振動在低能區的次級效應:光速微小偏移、真空各向異性、引力高維泄漏的微弱痕跡。這些能佐證弦理論,但不能直接證明弦的存在。想直接觀測到弦本身的行為、驗證弦的動力學、確定弦振動模式,必須進入高能區。”
課堂上的氣氛安靜下來,所有人都在聽著教授講話,同時也在內心消化。這時,後排那個基礎偏弱的同學猶豫了一下,還是輕輕舉了手。他旁邊的室友下意識閉了閉眼,表情是那種“別問別問,別暴露層級”的無聲無奈,但最終還是沒去打斷他。
他有點遲疑的問道:“教授……那、那我們現在這些實驗,算不算已經驗證弦理論了?”
沒有人笑,有許多同學知道答案,但心中還是抱有幻想,整個教室的氣息都微妙的一頓,這是個概念上差了一層的問題。
教授沒有苛責,隻是把邏輯講得更乾淨:“不算,我們現在做的,是排除了大量反對弦理論的可能性,並找到了支持弦理論的低能證據。這叫‘初步印證’。真正的‘驗證’,需要直接觀測到弦的激發態、弦之間的相互作用、弦振動對應的物理共振。這些信號,隻會出現在對撞機的高能碰撞裡。”
教授的話剛說完,立刻有學生舉手,問題有些尖銳。
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他問道:“教授,我有個關鍵疑問。我們測到的是光速微小差異,這和當年邁克爾遜?莫雷實驗的探測目標很像。為什麼當年的實驗否定了以太,確立了相對論時空觀。而我們這次測出的微小偏差,為什麼不能用來修正相對論、否定現代時空觀,反而能指向弦理論?”
教授微微點頭,顯然這是個必須講透的核心問題,“問得非常準,這正是整個實驗最容易被誤解的地方。”
有人插話:“是不是精度問題?”
教授:“你這麼說也行,但主要也是信號來源完全不同,我把邏輯拆開來講。第一,邁克爾遜?莫雷實驗,測的是以太風造成的光速各向異性。他們的實驗結果要確認誰正確?是牛頓絕對時空+光以太,還是相對論的光速不變。”
“因為測量到的結果量級太小,以太風預言的地球公轉速度帶來的光速偏差是10的-8次方的偏差,之前的偏差是10的-18次方,這次的偏差精確到了10的-21次方量級,量級太小對以太實驗來說可以認為是0,所以否定了以太的存在,從而否定了絕對時空觀。”
“第二,我們這次的實驗,是在相對論完全正確的前提下,測到了相對論無法解釋的、極其微小的殘餘偏差。這個偏差不在低能宏觀區,不在電磁尺度,而在10?21量級的真空精細結構上。它不違反相對論,而是在相對論之下,還有一層更底層的真空結構。”
這時,那個基礎偏弱的同學又輕輕舉了手,有點猶豫。他室友輕輕吸了口氣,表情中寫滿了“別在這種硬核問題上插刀”,但還是沒有去攔,也許丟人丟夠了,就可以選擇放棄在自己不精通的領域發展了。
他弱弱地問道:“教授……那、那這個偏差,就不能是儀器誤差嗎?為什麼直接歸到弦理論?”
教室裡很安靜,沒有人笑他,但這是一種低級錯誤,這是把“實驗結論”和“誤差”混在一起的典型淺層疑問。
教授看來真的心情很好,他語氣平和、不貶不嘲道:“因為我們做了五套獨立實驗,在三個國家的地下實驗室重複了上萬次,誤差源全部排除。這個微弱信號穩定、可重複、方向性一致,不是噪聲。”
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