终极自然法则的发现将标志着人类智力史的间断,但它如何被验证?


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如果终极理论在我们有生之年被发现 , 那是多么不可思议啊 。 终极自然法则的发现将标志着人类智力史的间断 , 标志着自从17世纪近代科学肇始以来最漂亮的理论已经出现 。 我们现在能想象出那是什么样子吗?——温伯格

超弦理论的根本性难题在于 , 这一理论的实验验证似乎超出了我们目前的技术水平 。 事实上 , 该理论预言所有力的统一出现在普朗克能量(即10^28电子伏特)量级 , 这个能量大约是现在从我们加速器中可获得能量的10^15倍 。
这还意味着 , 十维理论不是通常意义下的理论 , 因为以我们现在的技术水平 , 它是不可验证的 。 于是 , 产生了这样的问题∶因缺乏实验证明而被取代的某种物理原理 , 其本身美吗?
哈佛大学的诺贝尔奖得主格拉肖带头发对超弦理论 。 他发誓不让这些理论进入哈佛大学 , 却未能如愿 。 格拉肖的观点肯定得不到别的诺贝尔奖得主如盖尔曼和温伯格的赞同 。 物理学家温伯格说 , “该理论为终极理论提供了我们唯一的候选者来源” 。
为了理解这场涉及所有力统一的争论的意义 , 也为了理解它的实验验证问题 , 考虑以下“宝石寓言”的类比 。
比如说 , 一开始是一颗十分美丽的宝石 , 它在三维中完全对称 。 然而 , 这颗宝石是不稳定的 。 一天 , 它炸裂开来 , 把碎片炸向四面八方 , 它们最终下落到平面国二维世界之中 。 好奇的平面国居民着手探究重组碎片 。 他们把原来的爆炸称为“大爆炸” , 但他们不明白这些碎片为什么散落到他们的世界 。 最后 , 有两类碎片被认出来∶一些碎片有一面被打磨光滑 , 平面国人把它们比作为“大理石”∶另一些碎片完全是凹凸不平和丑陋的 , 一点也不规则 , 平面国人把它们比作为\"木头\" 。

多年之后 , 平面国人分成两个阵营 。 第一个阵营开始把打磨过的碎片拼起来 。 慢慢地 , 有些磨光的碎片开始拼合在起 。 这些平面国人对这些磨光的碎片怎么被组合起来大为惊讶 , 他们相信必定有一种有力的新型几何在起作用 。 这些平面国人称他们部分组合的碎片为“相对论” 。
第二阵营的人设法拼凑那些凹凸不平、不规则的碎片 。 他们也在找出这些碎片中的模式方面取得了有限的成功 。 然而 , 凹凸不平的碎片只组成了一个较大的、甚而更不规则的团块 , 他们称之为标准模型 。 没人从称为标准模型的丑陋团块中受到启发 。
然而 , 经过多年艰苦卓绝地努力把各种碎片拼合到一起 , 似乎无法把磨光的碎片与凹凸不平的碎片拼合起来 。
于是有一天 , 一个足智多谋的平面国人偶然想出一个绝妙的主意 。 他宣布 , 如果把两块碎片“向上”移动到他称之为第三维的地方 , 它们就能够拼成一块 。 大多数平面国人对这种新的处理方法困惑不解 , 因为没人能理解\"向上\"是什么意思 。 然而 , 他能够用计算机证明“大理石”碎片可以被视为一些物体的外部碎片 , 因此被磨光 , 而“木头”碎片则是内部碎片 。 当两种碎片在第三维中被拼在一起时 , 具有完美三维对称性的光芒四射的宝石 。 这两组碎片之间的人为差别 , 被纯几何一举解决了 。

然而 , 这个解留下了几个没有得到回答的问题 。 一些平面国人仍然想要这些碎片拼成宝石的实验证明 , 而不仅仅是理论计算 。 这一理论给出了建造大功率机器的能量的数量级 , 这台机器将把这些碎片“向上”提离平面国 , 在三维空间中拼合 。 但这所需的能量 , 大约是平面国人可供最大能量的10^15倍 。
对于某些人而言 , 理论计算就足够了 。 即使缺乏实验证明 , 他们觉得\"美\"对于解决统一问题是绰绰有余的 。 他们指出 , 历史一再表明 , 对大自然中最难问题的解乃是最美的解 。 他们还正确地指出 , 三维理论无敌 。

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