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。
弦論唯一的弱點在于至今還沒有任何實驗證據(jù)的支持。不可思議的是,這個理應(yīng)是致命的弱點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,在這個架構(gòu)下,基本粒子是沒有大小的點粒子。
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,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,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??墒橇孔恿W(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)??傊?,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,主因之一是欠缺實驗的引導(dǎo),因為沒有又小又重的粒子可以拿來實驗。
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。
由于沒有實驗可以證明,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,但究竟是不是這個宇宙的量子重力論就還不得而知了。我自己難免有時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。