弦论的困境(5)

在日全食期间，由于来自太阳的光线发生弯曲，恒星的表观位置与实际位置不同。偏转的大小将由光线穿过的空间位置处的引力效应的强度决定。1919年的日全食证实了爱因斯坦广义相对论的预言。丨图片来源：E. SIEGEL / BEYOND THE GALAXY
那么到底弦论带来什么呢？不幸的是，它并没有提供4维张量引力理论，而是一个10维的标量—张量引力理论。你必须以某种方式去掉标量部分，并且还要摆脱六个额外的维度。
正如60年前提出的那样，布朗斯—迪克 (Brans-Dicke) 引力理论[译注3]——爱因斯坦广义相对论的一种替代品——也包含一个标量（分量）。根据爱因斯坦最初的理论，广义相对论需要解释水星的轨道，以及为什么它的近日点（最靠近太阳的地方）以如此快的速度进动。我们观察到每个世纪的总进动为~5600角秒，其中~5025角秒来自岁差，532角秒源于其他行星。爱因斯坦的广义相对论预言了另外~43角秒进动，这是他在1915年一锤定音的预言，使日全食考察队声名狼藉[4]。1919年弯曲星光的发现是对我们新的引力理论的最终证实。

图中右侧可见太阳耀斑(solar flare)，当磁场线发生磁重联时，就会产生这种现象，它比早前理论预言的快得多。尽管有些站不住脚的测量声称太阳的形状像扁球形，但实际上它是太阳系中已知的最完美球形。丨图片来源：NASA
到了1950年代末，对太阳的一些观察表明它并非球形，而是沿其两极压缩成的扁球体。布朗斯和迪克认为，如果是这样的话，观察到的偏离完美球体的量将额外产生每世纪5角秒进动，这与爱因斯坦的预言有所不同。如何解决这一点？他们在理论中添加标量分量和一个新参数ω，即布朗斯—迪克耦合常数。如果ω约为5，则一切仍将正确。
当然，太阳实际上是一个完美球体，其程度甚至比地球要好得多，那些观测是错误的。根据现代观测的约束，我们现在知道ω必须大于~1000，其中ω→∞的极限给出标准的广义相对论。为了使弦论正确，我们必须将这10维的布朗斯—迪克理论“破缺”为4维的爱因斯坦理论，这意味着要摆脱6个维度和烦人的标量项以及耦合ω，所有这些都必须抛弃。