弦论的困境(2)

理论上讲，只要那些“额外”的维度小于实验已探测到的某个临界大小，我们的宇宙空间就有可能高于3维。在约10-19到10-35米之间的范围仍然允许第4空间维，或其他数量的额外维存在。丨图片来源：FERMILAB TODAY
作为理论家，每当为理论添加新的东西——新的成分、新的力或相互作用、新的维度、新的耦合等，你必须做两件事以容纳它们。第一，确定新增的内容与主流理论和所有已知的观察相容：不能向理论中添加已被现有实验数据排除的东西，也就是我们所说的成功无望之物。
第二件事有些棘手：当新增成分仅存在于更高能标下，即超出现有探测能力，你就必须找到一种能够消除它的方法，从而回到我们今天所处的低能宇宙。对于弦论，这是一个难以置信的高要求。我们今天所处的宇宙，其对称性远远、远远低于弦论所预言的，如果希望弦论与所观察到的现实一致，我们就必须研究弦论的预言与今日实际宇宙间的差异。

标准模型中的粒子和力。任何声称超越标准模型的理论都必须复现其成功，而不能做出已被证明是错误的其他预言。已经被排除的那些“病态”行为是约束超出标准模型图景的最大来源丨图片来源：CONTEMPORARY PHYSICS EDUCATION PROJECT/DOE/NSF/LBNL
宇宙是极其复杂的，已知在其中存在：
4种自然的基本力：引力，电磁力，强核力和弱核力；
构成标准模型的粒子，包括夸克和轻子，规范玻色子和希格斯粒子；
决定相互作用强度的耦合常数，其大小随能量改变；
4维：3个空间维和1个时间维；
已知的物理定律：关于引力的广义相对论，其他三种（固有量子的）力的量子场论；
其中的两个力，弱核力和电磁力，在特定粒子对撞机可达到的高能量下，统一为电弱力。许多设想——如大统一和超对称——涉及增加新的粒子和相互作用，但也会导致实验结果，如质子衰变，对撞机中未见的其他粒子或衰变路径。这些预言尚未成功的事实有助于对以上想法施加约束。