作為宇宙萬物基本組成單元“潛力股”候選人，我的粉絲群里有好多好多大人物——諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主、菲爾茲和基礎(chǔ)物理學(xué)獎(jiǎng)得主?？茖W(xué)家希望我的出現(xiàn)可以把這些粒子和力納入同一個(gè)理論框架，也就是找到一個(gè)讓宇宙萬物都有章可循的理論。
Hi！我的名字叫弦，人家可不是琴弦的弦，是作為宇宙萬物基本組成單元“潛力股”候選人的弦。
什么？！你可能認(rèn)為我瘋了。在你的常識(shí)里，世界明明是由那些原子、質(zhì)子、中子、電子、夸克這幫叫做粒子的家伙組成的呀。
但我真的不是自賣自夸。就在上周，好多科學(xué)家從世界各地趕來，在清華大學(xué)開了個(gè)高大上的會(huì)議，叫2016國際弦理論大會(huì)，就是專門討論我呢。這些科學(xué)家里有好多好多大人物，比如諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主啦，菲爾茲和基礎(chǔ)物理學(xué)獎(jiǎng)得主啦……
你肯定半信半疑，心里想著我這么玄乎，粉絲里竟然會(huì)有這么多大科學(xué)家？不過我要告訴你，其實(shí)我一點(diǎn)都不玄，不信你就聽我把話講完？
我其實(shí)是為“勸架”而生的
如果它們兩個(gè)走在一起，在時(shí)空的每一個(gè)點(diǎn)上，既可以有黑洞，也可以沒有黑洞，而且如果有黑洞的話，黑洞的質(zhì)量可以任意大。
要說清楚我的身世，還得從20世紀(jì)誕生的現(xiàn)代科學(xué)的兩位老大哥說起。你肯定聽過它們的名字，一個(gè)是廣義相對論，一個(gè)是量子力學(xué)。
廣義相對論由愛因斯坦親手培養(yǎng)，它一鳴驚人地提出，萬有引力的本質(zhì)是時(shí)空的彎曲。量子力學(xué)專門關(guān)注微觀世界里那些粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。它的重大發(fā)現(xiàn)之一就是，所有的粒子還有一個(gè)身份，那就是波。
這兩位老大哥在科學(xué)界都大名鼎鼎，備受科學(xué)家推崇。但令人心痛的是，它們走到一起時(shí)，卻常常會(huì)鬧矛盾。
就拿一件小事來說吧。量子力學(xué)常把測不準(zhǔn)原理掛在嘴邊。在它看來，對粒子的位置測量得越準(zhǔn)，對其動(dòng)量就越測不準(zhǔn)。對粒子的時(shí)間測量得越準(zhǔn)，對其能量就越測不準(zhǔn)。廣義相對論卻不這么想。它認(rèn)為，時(shí)間和空間之間，能量和動(dòng)量之間，都是不分你我、可以互換的。你可以把時(shí)空定位到非常非常精確的某個(gè)點(diǎn)上。
它們的分歧看起來雞毛蒜皮，實(shí)際上后果非常非常嚴(yán)重。你把它們說的放到一起想一想:如果時(shí)間和空間都無比精確地定格在某個(gè)點(diǎn)上，意味著能量和動(dòng)量的不確定性就無窮大?？墒侨绻粋€(gè)點(diǎn)的能量密度達(dá)到無窮大，就會(huì)出現(xiàn)黑洞……
也就是說，如果它們兩個(gè)走在一起，在時(shí)空的每一個(gè)點(diǎn)上，既可以有黑洞，也可以沒有黑洞，而且如果有黑洞的話，黑洞的質(zhì)量可以任意大。是不是細(xì)思極恐？
為了讓這兩位舉足輕重的大人物握手言和，不出現(xiàn)到處都是黑洞的情況，科學(xué)家們操碎了心，后來我就應(yīng)運(yùn)而生了。對，我就是來勸架的。
我的愿望是萬物有章可循
就像你彈動(dòng)琴弦，它會(huì)發(fā)出不同的聲音一樣。在我的世界里，粒子只不過是我的振動(dòng)造成的，我振動(dòng)的頻率不同就會(huì)帶來不同的基本粒子。
其實(shí)想來勸架的人很多，我最初引起科學(xué)家們的注意還真是有點(diǎn)偶然。
上世紀(jì)60年代，兩個(gè)理論物理學(xué)家在分析強(qiáng)相互作用現(xiàn)象時(shí)，發(fā)現(xiàn)他們列出的數(shù)學(xué)公式里需要一些特殊函數(shù)才能滿足這個(gè)現(xiàn)象的某些特殊性質(zhì)。后來，又有其他科學(xué)家倒推這個(gè)公式，發(fā)現(xiàn)這個(gè)公式背后藏著我這樣的一維的弦。
是的，通常大家所知道的粒子是零維的，而我是一維的，因?yàn)槲覔碛虚L度。你可以把我想象成一根橡皮筋，我可以像完好的橡皮筋一樣，是個(gè)圓圈，這時(shí)大家叫我閉弦；也可以像斷開的橡皮筋一樣，這時(shí)大家叫我開弦。
想知道我是怎么勸架的嗎？簡單來說，自然界有各種各樣的粒子，還有電磁力、引力、強(qiáng)相互作用力和弱相互作用力等各種不同的力?？茖W(xué)家希望我的出現(xiàn)可以把這些粒子和力納入同一個(gè)理論框架里，也就是找到一個(gè)讓宇宙萬物都有章可循的理論，姑且稱之為萬物理論吧。這樣兩位老大哥就打不起來了，對吧？
要想理解我的世界，你可得先開開腦洞。在我的世界里，粒子只不過是我的振動(dòng)造成的，我振動(dòng)的頻率不同就會(huì)帶來不同的基本粒子。就像你彈動(dòng)琴弦，它會(huì)發(fā)出不同的聲音一樣。至于自然界存在的不同的力，你可以想象一下，完整的橡皮筋可以一分為二，變成兩根斷開的橡皮筋；斷開的橡皮筋又可以二合為一，變成完整的橡皮筋。這些橡皮筋之間不斷的相互作用就帶來了不同的力。
三十多年前，又有科學(xué)家通過數(shù)學(xué)進(jìn)行推導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)這個(gè)世界里并非只有我，還有一種類似于膜的東西，當(dāng)然它的尺度和我一樣也非常小?？上攵?，橡皮筋與膜之間也可以互相發(fā)生作用，互相轉(zhuǎn)換，而且?guī)聿煌牧Α?/p>
下面恐怕要說最讓你費(fèi)腦筋的了。你肯定認(rèn)為世界是三維的，再加上時(shí)間這個(gè)維度就是四維。但是我的世界是十維的。其他六個(gè)維度去哪里了？舉個(gè)例子，一個(gè)人在兩座高樓之間走鋼絲，人看到的鋼絲是一維的，因?yàn)槿酥豢吹搅虽摻z的長度；而對于鋼絲上的螞蟻來說，鋼絲卻是二維的，因?yàn)槲浵伩吹降氖且粋€(gè)平面。世界的十個(gè)維度或許也是以類似的方式被你當(dāng)成四維了，只是你沒有察覺到而已。
我在乖乖等待科學(xué)家的驗(yàn)證
至于科學(xué)家親眼驗(yàn)證到我是否存在，或許還要等很多年。但我知道，科學(xué)家肯定會(huì)想方設(shè)法把人們認(rèn)為最小的單元“砸”開，“砸”出更基本的單元，改變?nèi)祟悓κ澜绲恼J(rèn)知。
聽我啰嗦了這么多，不知你現(xiàn)在是嘴巴張得更大了，還是開始覺得我有點(diǎn)靠譜？
實(shí)話說，我的世界雖然聽起來比你平時(shí)感受到的世界奇怪很多，但這都是理論物理學(xué)家經(jīng)過反復(fù)推導(dǎo)驗(yàn)算出來的，所以我剛才說的那些至少在數(shù)學(xué)的角度上是成立的。而且科學(xué)家在描述我的存在的時(shí)候，盡量沿用物理學(xué)中已經(jīng)被證實(shí)的概念和理論，所以我可不是推翻所有理論然后自己信口雌黃。在成為萬物理論的道路上，我從來不拒絕站在巨人的肩膀上。
但要是你問我，怎么證明我說的是真的，我就無言以對了。因?yàn)槲业氖澜缢婕暗某叨仁菍?shí)在是太小了，大約是科學(xué)家目前所能觀測到的尺度的10的15次方分之一，他們可能沒有辦法用現(xiàn)有的科技手段直接證明我的存在。不過有一種東西倒是有可能間接佐證我的存在，那就是大型粒子對撞機(jī)。
說來話長，在關(guān)于我的理論中有一個(gè)非常重要的分支叫做超弦理論。并不是說我在這個(gè)理論里升級成了超級版，而是理論物理學(xué)家通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)發(fā)現(xiàn)，我的世界里同樣存在超對稱現(xiàn)象。說白了，我的振動(dòng)帶來的每一種基本粒子都有一種被稱為超對稱伙伴的粒子與之匹配。
4年前，科學(xué)家利用坐落于歐洲日內(nèi)瓦的大型強(qiáng)子對撞機(jī)發(fā)現(xiàn)了希格斯·玻色子?，F(xiàn)在，他們在尋找這種粒子是否還擁有兄弟姐妹，以及是不是擁有超對稱伙伴。如果科學(xué)家利用大型強(qiáng)子對撞機(jī)，找到了包括希格斯·玻色子在內(nèi)的基本粒子的超對稱伙伴，那對我的粉絲科學(xué)家們當(dāng)然是莫大的鼓舞。
至于科學(xué)家親眼驗(yàn)證到我是否存在，或許還要等很多年。但我才不會(huì)氣餒，因?yàn)槲抑?，科學(xué)家這群淘氣的孩子肯定會(huì)想方設(shè)法把人們認(rèn)為最小的單元“砸”開，“砸”出更基本的單元，改變?nèi)祟悓κ澜绲恼J(rèn)知。這個(gè)過程，從來就不是一蹴而就的，是一步一步攀登科學(xué)高峰，然后看到越來越神奇的宇宙風(fēng)景。說不定哪一天，他們爬得足夠高時(shí)，就會(huì)找出足夠的證據(jù)告訴你，我上面說的那些話，哪些是真，哪些是假。
嗯，心急吃不了熱豆腐。從預(yù)測引力波的存在，到人類直接探測到引力波，廣義相對論大哥都等了100年呢。我也會(huì)乖乖等待科學(xué)家們的驗(yàn)證。（本文內(nèi)容主要依據(jù)對中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院殷崢教授的采訪）
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