科学|万物理论竞赛,最终花落谁家?( 二 )


然而 , 没有Susy就没有弦论 。 而且 , 在LHC启用13年后 , 还没有出现任何超粒子 。 甚至今年早些时候公布的两个尚未得到解释的结果中(一个来自LHC , 另一个来自较小的对撞机) , 也没有提供直接支持Susy的证据 。 因此 , 许多物理学家担心 , 他们一直在白费力气 。
他们有充分的理由感到焦虑 。 超弦理论已经在观念上被贴上了令人不安的标签——那就是在众所周知的四维(三个空间维度和一个时间维度)之上 , 为宇宙额外增加了六个维度(在某个版本中增加了七个);它描述了大约10^500个可能的宇宙 , 其中只有一个与人类生活的宇宙相匹配 。 接受这一切已经足具挑战性了 。 然而 , 如果没有Susy , 弦论就会彻底疯狂——维数将爆增到26个 。 理论也失去了描述大部分标准模型粒子的能力 。 这意味着存在着一些奇怪的东西 , 比如被称为快子(tachyon)的(超光速)粒子 , 它们的运动速度比光还快 , 因此与相对论不相容 。 如果没有Susy , 弦论作为一种万物理论看起来几乎是死定了 。 如是就为非弦论的万物理论扫清了障碍 。
必须承认 , 许多非弦论理论的名字对英语来说确实是一种折磨 。 它们包括“因果动力学三角剖分”(causal dynamical triangulation)、“渐近安全引力”(asymptotically safe gravity)、“圈量子引力(loop quantum gravity)和“量子理论的概率幅多面体形式[2]”(amplituhedron formulation of quantum theory) 。 但目前博彩公司最喜欢的统一相对论和标准模型的是一种叫作“熵引力”(entropic gravity)的东西 。
怪物藏其内
熵是衡量一个系统无序程度的指标 。 众所周知 , 热力学第二定律断言熵随时间增加(即 , 事物有随着时间推移而变得更混乱的趋势) 。 这与引力理论的关系也许还不甚明显 , 更别说万物理论 。 但两者间的联系是黑洞 。 黑洞具有强大的引力场 , 甚至光线都无法从中逃逸 。 它们由广义相对论所预言 , 尽管爱因斯坦在1955年去世前一直对它们的真实存在持怀疑态度 , 但随后的观测表明它们确实存在 。 而且 , 它们并不“黑” 。
1974年 , 剑桥大学的斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)证明 , 黑洞边界的量子效应允许黑洞辐射粒子——特别是光子 , 它们是包括光在内的电磁辐射的粒子 。 这会产生不寻常的后果 。 光子携带辐射热 , 所以发射它们的东西是有温度的 。 根据其温度和质量 , 有可能计算出黑洞的熵 。 这很重要 , 因为当所有这些变量都被代入热力学第一定律 , 即能量既不能被创造也不能被破坏 , 只能从一种形式(比如热)转化为另一种形式(比如机械功) , 那么就能推出爱因斯坦的广义相对论方程 。
阿姆斯特丹大学的埃里克·维林德 (Erik Verlinde) 在2010年发现了这种关系 。 这有重大意义 。 热力学定律依赖于统计力学 。 它们涉及的属性(温度、熵等)涌现自对相关的底层粒子行为的概率描述 。 这些也是量子力学所描述的粒子 , 量子力学是支撑标准模型的数学理论 。 爱因斯坦方程能以热力学方式重新表述 , 这意味着空间和时间也是从更深层的微观图景涌现出的属性 。 因此 , 量子力学和相对论的现有形式原则上似乎都可以从描述宇宙底层结构的更深层次理论中推导出来 。

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