弦论的困境

原创 Ethan Siegel 返朴
在超越粒子物理标准模型的各种理论中，弦论是一种极具吸引力的理论，但至今无论是从宇宙学观测，还是欧洲核子中心的大型强子对撞机（LHC）的数据来看，物理学家尚未找到任何直接或间接的实验证据确证它。从弦论转为我们已知的观测现实的过程，可能还要抛弃很多东西，但我们不知道这将如何做到——因此弦论目前仍是一个思辨性的梦想。
撰文 | Ethan Siegel
翻译 | 1/137

弦论的思想是，我们的宇宙来自一个更高维、更对称、具有大量自由度的复杂状态。我们需要排除它的冗余预言，直到符合我们所观察到的宇宙。这一问题尚未得到解决。（图中是Brian Greene的一次演讲。）丨图片来源：NASA/GODDARD/WADE SISLER
很多人第一次学习弦论时，都被它美丽而强悍的想法所震惊。当我们观察宇宙并找出其运行规律时，我们发现它存在某种结构模式，如此错综复杂，似乎其遵循的规则，对理论不同部分的适用程度有很大不同。例如：
费米子与玻色子的数量和代（generation）数不相等；
物质远超反物质；
宇宙间充斥着电荷但没有磁荷 (magnetic charge) ；
大量的左手中微子和右手反中微子，但反之则不然；
你能想象到的很多对称性本应保留下来，但实际上并非如此。可以设想标准模型的三种力在更高能标下以某种大统一的形式合成为单一的力；可以设想每种费米子都会有一种相应的玻色子，就像在超对称（理论）中那样；同样可以设想，在最高能标下，甚至引力也可以通过所谓的“万物理论”（Theory of Everything）与其他力统一起来。
这正是弦论核心之处精妙、美丽且诱人的思想。可是弦论完全没有实验或观测证据支持。这就是为什么当你认真对待它时，弦论的希望不过是个破碎的梦想之盒。