玄之義玄

弦論是這十幾年來席卷理論物理界的一場大風(fēng)暴，它的威力之強(qiáng)與性質(zhì)之奇都是前所未見的。相信弦論的人將其視為“最終理論”，認(rèn)定它涵蓋了所有基本物理現(xiàn)象。

弦論唯一的弱點(diǎn)在于至今還沒有任何實(shí)驗(yàn)證據(jù)的支持。不可思議的是，這個(gè)理應(yīng)是致命的弱點(diǎn)卻沒有妨礙弦論的霸業(yè)。要了解如此奇特的現(xiàn)象得從弦論的起源講起。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的故事是這樣的：20世紀(jì)物理學(xué)有兩大基石——量子力學(xué)和相對論。前者處理微觀世界的現(xiàn)象，在這個(gè)架構(gòu)下，基本粒子是沒有大小的點(diǎn)粒子。

至于重力，就得依靠愛因斯坦的廣義相對論。愛因斯坦方程式就是在指明物質(zhì)分布和時(shí)空曲率之間的關(guān)系。大致_卜講，質(zhì)量密度大的地方，曲率電就大。曲率如果不大，愛因斯坦理論與古典牛頓重力理論的結(jié)果大致相同。兩者若有差異時(shí)，觀測數(shù)據(jù)都站在廣義相對論這一邊。尤其是當(dāng)曲率很大時(shí)，牛頓理論就完全不適用。

到目前為止，自然界中觀察到的物理現(xiàn)象，歸根結(jié)底都可以分別收納到量子力學(xué)或廣義相對論的架構(gòu)里。可是量子力學(xué)和廣義相對論有深刻的矛盾之處，廣義相對論違反了量子力學(xué)中的“測不準(zhǔn)原理”，所以我們得要修正廣義相對論以適應(yīng)量子力學(xué)，或反過來修正量子力學(xué)。總之，必然得有一門稱為量子重力論的學(xué)問，能夠包容量子力學(xué)和廣義相對論。尋找量子重力論極端困難，主因之一是欠缺實(shí)驗(yàn)的引導(dǎo)，因?yàn)闆]有又小又重的粒子可以拿來實(shí)驗(yàn)。

最被看好可以奪取量子重力論頭銜的理論就是弦論。弦論的基本假設(shè)是：一切基本粒子其實(shí)都是極小一段類似弦一樣的物體。這一段弦可以是封閉的，也可以是開放的。弦有各式各樣的振動模式，每一種模式就代表一種粒子。一旦我們將量子力學(xué)法則用到弦上頭，就會得到包含重力子的量子論。進(jìn)一步的數(shù)學(xué)推導(dǎo)可以證明愛因斯坦理論是弦論的一部分，其他三種基本交互作用也可以很容易地融入弦論里。

由于沒有實(shí)驗(yàn)可以證明，所以弦論的野心就是要把宇宙的一切算出來，這樣才能使人信服。過去幾年的發(fā)展顯示，它的確是一個(gè)沒有矛盾的量子重力論，這已經(jīng)是難能可貴的成就，但究竟是不是這個(gè)宇宙的量子重力論就還不得而知了。我自己難免有時(shí)懷疑弦論終究還不夠瘋狂，所以不夠美，所以還不是正道。我還不甚了解，這玄之義玄的理論對一般人的魅力到底在哪里。