17 弦论的景观(二)
彼得∙沃特 著
左 芬 译
近年,萨斯坎德,弦论的共同创始人之一,开始辩称弦论能够与几乎任何结果相符的能力其实应当视为一种优点。他论证说,在不同的态中宇宙学常数将在一个离散但接近连续的集合中取值(一些人将宇宙学常数的这些可能取值称为‘离散真空’)。回顾一下,超对称与引力的结合预言宇宙学常数的能量尺度至少比观测值大10^56倍。于是可以这样论证,离散真空的存在意味着超弦理论至少一部分可能真空态将拥有反常地小的宇宙学常数,从而与实验相吻合。萨斯坎德于是提出了这一观点:超弦理论中存在巨量的可能真空态其实是一种优点,因为它容许宇宙学常数在其中至少一部分态中取足够小值的可能性。
1987年史蒂芬∙温伯格发表了一篇文章论证,为了使星系能够形成,使我们熟知的生命得以发展,宇宙学常数不允许太大 (Weinberg, 1987)。如果它比现在观测到的值大10-100倍,宇宙将膨胀过快,以致星系将不能形成。温伯格建议,或许宇宙学常数取值极小这一问题的解释就是人择原理。其想法是,存在大量自洽的可能宇宙,而我们的宇宙只是某种更大的多重宇宙或无穷重宇宙的一部分。很自然地,我们会发现自己处在这一多重宇宙中星系能够产生且智慧生命能够演化的那一部分。如果这属实,根本没有希望预言宇宙学常数的值,因为所有人们能做的仅仅是记录它具有与人的存在相容的值这一重复的废话。
萨斯坎德最近在粒子理论团体中极力为他的观念造势,声称 (Susskind, 2003):
爱德华∙威滕强烈地厌恶这一观点,但我听说他很担心它可能是对的。他对它很不满意,不过我想他知道事情正在朝着那一方向发展。乔∙玻尔钦斯基,世界上真正伟大的物理学家之一,也是这一思想的创始人之一。在弦论领域他是最早意识到所有这些多样性确实存在的人之一,并且完全赞同。所有在斯坦福的人都在朝着这一方向迈进。
在斯坦福大学2005年2月的一份新闻稿中,萨斯坎德将弦论各种可能的真空态描述为‘口袋宇宙’,并且强调得出它们的庞大数目的论证是正确的,说道:‘爱德华∙威滕竭尽全力想要说明只会有一个小数目,但他失败了——失败得很彻底。’ (Susskind, Stanford Press Release, 2005) 他接着声称:‘随着时间越来越往前推进,这一思想的反对者们逐渐承认他们只是陷入了沮丧和绝望。’2005年晚些时候他的通俗书籍《宇宙景观:弦理论与智能设计的幻觉》 (Susskind, 2005)面世,将他对弦论的观点推向更广泛的观众。
纽约时报 的一篇文章曾引用威滕的话表示‘我始终相信我们忽略或误解了某些东西,而且必然存在一个唯一的终极答案。’ (Overbye, 2003) 2004年10月在KITP做的一个题为‘弦理论的未来’ (Witten, 2004)的报告中,他说道‘如果它是错的我会很开心,但存在支持它的严肃的论据,而我并没有任何严肃的论据反驳它。’
在本书第一章我们就已看到,戴维∙格罗斯对此的态度是竭力反对,并借用了爱因斯坦的核心信念和丘吉尔广为人知的忠告:“永远,永远,永远,永远不要放弃。”威滕和格罗斯始终希望,超弦理论可能存在大量自洽背景的的影响能以某种方式规避掉。格罗斯相信,超弦理论因此而不能解释宇宙的基本性质这一结论是不成熟的,并表示:
在更深的层次上,我们仍然并不理解弦理论究竟是什么。我们并没有这一理论的一个根本的,背景无关的表述。我们可能有10^1000个自洽的亚稳真空,但并没有一个完全自洽的宇宙。也许只会有一个独一无二的宇宙。
许多弦理论家猜测,弦论的最终表述可能需要我们对空间和时间的观念进行一次深刻的变革。如果这样,判定态的本质(真空)的标准可能会完全不一样。而在我们的理解仍然很粗浅的当前阶段,没有任何理由放弃这一希望:它最终将得出整个宇宙的一个具有真正预言能力的理论。 (Gross, 2003)
或许建立在格罗斯所期待的空间与时间的新观念上的未知M-理论确实存在并且拥有能解释整个宇宙性质的唯一真空,但如今越来越多的弦理论家相信这不过是一厢情愿罢了。格罗斯的同事波尔钦斯基对于格罗斯和威滕的态度如此写道:
事实上弦论中也有‘单一真空论’的信徒,其大意是某种神奇的原理会选出一个唯一的真空,也就是我们的。他们的先知待在新泽西(或者可能就在我楼下的办公室)。我也很乐意见到这是真的,但科学家应当避免因为某件事情使自己高兴就去相信它。 (Polchinski, 2004)
CERN的一位弦理论家,沃尔夫冈∙莱赫奇,更进一步指出,弦论中可能存在如此巨大数目的真空态在2003年的KKLT工作之前很久就已经很显然了:
不过,我觉得恼火的是这些想法80年代中期就已经提出来了;一篇4维弦构造的文章粗糙地估计了弦真空的最小数目,达到10^1500的数量级;但这篇文章完全被无视了(因为它不为当时的主流思想所容),而且是被现在重新‘发明’弦景观的这同一批人所无视的;这些人现在在各种期刊上鼓吹这一想法,甚至似乎还在为它写书……而这整个讨论可以(并且事实上应该)早在1986/7年就进行了。自那以后发生的主要改变只是某些人的观念,于是你现在发现斯坦福宣传机器火力全开。 (Lerche, 2004)
Bibliography
Gross, D. (2003). Abstract for Talk Entitled "Where do we Stand in Fendamental Theory" at Nobel Symposium.
Lerche, W. (2004, April 6). sci.physics.strings posting.
Overbye, D. (2003, September 2). One Cosmic Question, Too Many Answers. New York Times.
Polchinski, J. (2004, April 7). sci.physics.strings posting.
Susskind, L. (2003). http://www.edge.org/3rd_culture/susskind03/susskind_index.html.
Susskind, L. (2005, February 15). Stanford Press Release.
Susskind, L. (2005). The Cosmic Landscape: String Theory and the Illusion of Intelligent Design. Little, Brown and Company.
Weinberg, S. (1987). Anthropic Bound on the Cosmological Constant. Phys. Rev. Lett. 59, 2607-.
Witten, E. (2004, October 9). The Future of String Theory. Talk at KITP, Santa Barbara.