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超弦理论:上帝拨动的琴弦?还是超越人类的认知的科学?

超弦理论显然无法媲美相对论,至少暂时是这样。即使相对论对奇点和微观粒子的部分行为的解释存在局限,但是相对论在岁月的风沙吹抚下,已经由原来的不知所云的作品成为了一个时代的经典。而超弦理论,显然处于了类似当初相对论的位置,只不过不同的是,超弦理论的发展并不和相对论一样,只有一位父亲,超弦理论是一部由多人共同创造的理论。而且,超弦理论一开始并不是为了解释广义相对论与量子力学的不统一性而诞生的。超弦理论拥有一个草根的前世,据说,1968年维内奇诺为了去描述原子核内的强作用力的数学函数,偶然机会在一本老旧的数学书里发现了200年历史的贝塔函数 ,于是维内奇诺尝试着去用这个函数来解释他所要求解的原子核的强作用力,结果出奇的一致和吻合。当然,这种具有传奇色彩的故事在物理学的舞台上简直就是凤毛麟角,根据维内奇诺本人的说法,这个函数是他多年努力的结果,而那些“偶然发现”以及“从数学书中发现”的传言被他进行了愤怒的驳斥。但是,在不久后,李奥纳特·苏士侃发现,这函数可理解为一小段类似橡皮筋那样可扭曲抖动的有弹性的“线段”,这个“线段”在日后则就被发展成“弦理论”。这个时候的弦理论还不是超弦理论,此时的弦理论仍然在疯狂尝试去解出原子核强作用力的作用模式,只不过,到了后来的研究则发现,所有的基本粒子,如夸克、电子、中微子、以及四种基本力作用力粒子(胶子、玻色子、光子、引力子),都能用类似的方法表示成一小段的不停振动的能量弦线,而各种基本粒子彼此之间的差异只是弦线的长度、振动参数和形状不同而已。

正是在这些基本粒子都表现出的统一性和一致性,让后来研究弦理论的科学家们突然间意识到,这种一致性非常有可能提示宇宙的本质极可能就是这些不停振动的能量弦线。而恰逢此时,“奇点”问题对广义相对论的进一步发展产生了限制,此外,广义相对论和量子力学在尝试对相互间的领域进行解释时被证明具有矛盾性;这些现象被发现后,导致了整个现代物理学界得地震。在这种背景下,科学家们纷纷尝试各种出路,如将量子力学宏观化,广义相对论量子化,但是都被证明没有更多出路,而弦理论研究者们突然意识到自己手中可能拥有一张王牌,这张王牌极有可能就是宇宙的真实本质,于是在现代物理学的顶端出现了这样一个高亮的声音:“自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子,而是很小很小的线状的“弦””

这个声音一经发出,如雷贯耳,很多科学家面对着这样一个理论再结合自己的研究数据,突然间他们仿佛看到了上帝之光,他们似乎都看到了“超弦理论”的真实性,于是一大堆人都出来为“超弦理论”站台,这个热闹程度,不亚于当年普朗克发现量子力学,爱因斯坦等一大批学者为普朗克站台一样。只不过不同的是,普朗克通过实验和数据被证明是对的,而“超弦理论”因为自身要解释的是整个宇宙,一方面不得不面对宇宙各种其他现象数据的挑战,另一方面不得不面对人类科技水平对宇宙观察的局限性,所以超弦理论一直在发展的过程中。

如果你是当时情景下的弦理论研究者,你一旦开始往代替相对论和量子力学方面思考的话,你首先要解决的是,如何通过弦理论来弥合广义相对论描述的宏观世界和量子力学的微观世界的不统一性。并在这个基础上,进一步对“奇点”“黑洞”“宇宙大爆炸”等概念进行描述和解释。不得不说,弦理论在这几点初步工作还能算是做的比较出色。

为了解释广义相对论和量子力学的矛盾性,弦理论就必须得解释4种基本力(引力、电磁力、核力、弱力)在宏观和微观上的一致性。在宏观上,引力为什么很小却作用距离很远,而为什么其他三种力作用力很大却作用范围很短。在微观上,引力在微观粒子的作用机制到底是什么。另外,还有一系列关于弦论解释宇宙的复杂的数学问题和解释现实中一些粒子独特行为。此外,弦理论还要填补广义相对论中对“奇点”描述的空白等等。从这里,我们突然间才会发现,科学家的确是伟大的,他们简直就是这个星球化腐朽为神奇的物种。在国内,有非常多的人认为科学家就是这个星球上的一群骗子,他们的劳动成果只不过是为他们得成功造的势,他们一致认为,人类在很多情况下对这些科学家的劳动成果是无法进行验证的,尤其是那些研究理论物理的科学家。所以对于这种没有得到证实的东西,我们应该摈弃它,而不是研究它,因为研究是需要成本的。我每每看到这种观点,泪珠不禁打转。国人追求现实,追求效率的思想暴露无遗,这也成了为什么中国在多数情况下只有技术而没有科学的原因。而在这一群人中,有一大批人走在或正走在口水战的泥地里而不能自拔。

诚然,物理学家的理论一旦引起人们注意,他就极有可能会得到很多相应的地位和待遇,但是这种待遇比起娱乐明星、财经股票人、商人等这些人简直就是小巫见大巫,而前者是研究我们这个世界并把研究成功造福人类,而后者更多地是消费人类的成果,我不是说其他阶层的不好,只不过是说科学家自古以来得到的所谓待遇在他们的工作面前似乎总是显得那么微不足道。而且,我们都知道,研究物理学,因为观察手段远远落后理论研究,物理学家自己的理论要被证实需要很长时间,而就在这个长时间过程中,你需要花费巨大的精力对这种理论学说进行解释和预测,说的直白一点,一个科学家他的一生可能只能研究一个主题理论,所以他们对于自己主题理论的选择绝对是他们基于现实证据而进行推测,并对其进行延伸的结果,他们很小心翼翼,他们需要足够的胆量和勇气来选择一种理论来解释他认为的世界。而且,在世界现代物理的顶端没有骗子和冒充者,如果有,那整个现代物理的科学家就都是一群骗子和冒充者,这简直就是对这个世界深深的误解。超弦理论有其尚未能解释的地方,我们不妨放下内心的那份愤怒而去关注现象本身,以及另外一些对这个世界解释的可能。

弦理论前行的路程并不是一帆风顺的,自然也要在质问和疑惑中停停走走,走走停停,一直到现在,很多问题仍然没有得到一个完美的解释。这很正常,科学的发展从来不是一帆风顺的,科学也不是表面上的死数据,请记住,科学是一门告诉你什么不是什么,而不是告诉你什么是什么的学科。但是,超弦理论如果一旦被证实,那毋庸置疑,超弦理论是获得诺贝尔奖的最大热门。

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