由於超弦理論的時空維數為10維,所以很自然的可以認為有6個額外的維度需要被緊化。當對閉弦緊化時,可以發現所謂的T-對偶;而對開弦緊化則可以發現開弦的端點是停留在這些超曲麵上的,並且滿足Dirichlet邊界條件,所以這些超曲麵一般被稱為“D膜”。研究員稱D膜的動力學為“矩陣理論”(M理論),是為“M”字之一來源。
無法獲得實驗證明的原因之一是尚沒有人對弦理論有足夠的了解而做出正確的預測,另一個則是高速粒子加速器還不夠強大。科學家們使用和正在籌備中的新一代的高速粒子加速器試圖尋找超弦理論裡主要的超對稱性學說所預測的超粒子。
《環球科學》(2007.9)第10頁題目為《我們身處十維空間?》中提到美國的費米國家加速器實驗室在觀察MiniBooNE探測器發射μ中微子束,看看到底有多少粒子在飛行途中轉變成了電子中微子。2007年4月,研究人員公布了首批結果,基本上與粒子物理標準模型吻合。不過數據中也存在一個無法解釋的異常現象。
科學家推測導致這一現象的原因在於世界上還存在另一種中微子,它能穿越弦理論所預言的額外維度,走出一條捷徑。這種粒子就是比其他三種中微子更詭異,它不像其他中微子那樣受到微核力的作用,隻能通過引力與其他物質發生相互作用。他就是於20世紀90年代找到的惰性中微子(假定存在)。
弦理論確信至少需要十個維度才能建立一個理論框架,讓引力與量子力學互相兼容。弦理論科學家假定,宇宙中所有粒子都被局限在一個四維的膜宇宙(brane)中,而膜宇宙又漂浮在一個更高維度的體宇宙(bulk)裡。不過幾種特殊的粒子可以從膜宇宙中穿入穿出,其中最出眾的就是引力子和惰性中微子。
而在這次實驗中發生的情況十分符合弦理論模型,從而可以證明弦理論所預言的十維空間的正確性,也就肯定了弦理論。不過也有科學家謹慎地指出,這種相似性也許是一種離奇的巧合。MiniBooNE的研究人員正在重新審視他們的結果,以確定背景效應或分析失誤會不會影響他們對電子中微子的計數。與此同時,帕斯(弦理論科學家)和他的同事也在進一步修正他們的理論。帕斯承認:“我們的理論粗看上去有一點投機取巧。不過我認為,仔細討論一種可能的解釋,看看它是否被證實,這也是絕對必要的。”
物理學家、《優雅的宇宙》(中譯《宇宙的琴弦》)作者布賴恩·格林(BrianGreene)訪談:過去一談到弦論,人們就感到頭暈腦脹,就算是弦論專家也煩惱不已;而其他物理學家則在一旁嘲笑它不能做出實驗預測;普通人更是對它一無所知。科學家難以同外界說明為什麼弦論如此刺激:為什麼它有可能實現愛因斯坦對大統一理論的夢想,為什麼它有助於我們深入了解“宇宙為何存在”這樣深奧的問題。然而從1990年代中期開始,理論開始在觀念上統合在一起,而且出現了一些可檢驗但還不夠精確的預測。外界對弦論的關注也隨之升溫。今年7月,伍迪·艾倫在《紐約人》雜誌的專欄上以嘲弄弦論為題材——也許這是第一次有人用“卡拉比-丘”空間理論來談論辦公室戀情。
談到弦論的普及,恐怕沒有人能比得上布賴恩·格林。他是哥倫比亞大學的物理學教授,也是弦論研究的一員大將。他於1999年出版的《優雅的宇宙》(TheElegantUniverse)一書在《紐約時報》的暢銷書排行榜上名列第四,並入圍了普利策獎的最終評選。
格林是美國公共電視網Nova係列專輯的主持人,而他近期剛剛完成了一本關於空間和時間本質的書。《科學美國人》的編輯GeorgeMusser最近和格林邊吃細弦般的意大利麵邊聊弦論,以下是這次“餐訪”的紀要。
SA:有時我們的讀者在聽到“弦論”或“宇宙論”時,他們會兩手一攤說:“我永遠也搞不懂它。”
格林:我的確知道,人們在一開始談到弦論或者宇宙論時會感到相當的吃力。我和許多人聊過,但我發現他們對於這些概念的基本興趣是那麼的廣泛和深刻,因此,比起其他更容易的題材,人們願意在這方麵多花點心思。
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