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史坦尼斯 宇宙的琴弦 的书评 发表时间:2016-02-15 03:02:08

《宇宙的琴弦》——我们的所在就是一首歌

首先开宗明义,这是我读到现在感觉最棒的一本关于高能物理和宇宙理论的书。认真读过的收获绝对不仅仅在于了解了一些我们知不知道都无关紧要的理论而已,更重要的是让我知道了什么样的科普可以叫得上好科普。之前读过的基本相关的书籍,总是在这里或是那里有些囫囵吞枣,对于读者多少有些不负责任。当然从作者的角度而言,如果他出于自己多年在这个领域的浸淫而觉得读者理所当然地就应该知道这些典故的话本也无可厚非。所以找到一本适合自己知识水平的普及读物是非常重要的,否则就会造成没有任何兴趣看下去的现象。当然,也有可能是因为这个月我已经接触了好几本题材相关的书籍,使得脑中已经有了潜藏的概念和一些好问题,借着这本书得到了很好的回答而已。这么看来,这本书相比较于其他科普读物的独到之处就不那么明显了。但是不管怎么样,《宇宙的琴弦》是我会推荐给有中等物理知识和强烈好奇心的朋友的一本科普读物。
其中的计算变换和数学之美恐怕此生我是没有机会再去领略了,鉴于数学界青年出成果的传统,我现在再想投身进去也是晚了。可无论是出于提高生活质量(了解更多关于自己周遭的事物)还是赚钱糊口(这可是小说的好题材),了解一些宇宙和时间的过去与未来都可以帮到你。第一次听说弦理论是在初中,当时真的丝毫无法理解为什么我们所在的物质世界竟然是一些震动的弦带出的波所构成的。这超出我们的生活经验太远,实际上我至今没有办法从直观上理解这个理论。可是物理和数学一样,从来不说假话(只是有时候遮遮掩掩),人类信和不信它都在那里。第一次接触11维宇宙也是在初中,当时扯闲篇的老师也没有具体讲,许是他自己也没有全部搞懂吧。我当时脑洞大开,可是超越时间的第五维我已经无法想象了。这么多维都在哪里呢?看完《三体》,我知道了四维空间也许可以用一个高于三维的泡来形容,那五维、六维又在哪里呢?又是为什么让这些维是我们无法体验却必须存在呢?一切都来自方程的计算,他们一定要存在才能满足方程,可又小到人类绝对不可能检测到。也许终人类这个物种的生命都不可能最终亲眼看到高维度的实在,但是我们的头脑却赋予了我们追究世界的本源、看到不能看到的东西的可能。弦理论就是人类最后的一把望远镜,除此之后物理也许会真正走向尽头。
弦理论试图统一相对论和量子力学的名声早已远扬。但是为什么?为什么是弦理论,量子力学和相对论又有着什么矛盾,这个问题我以前并没有得到过清晰的回答。但是这一次,我得到了。这本书于我的好也许就深藏在对我问题的解答当中。我愿意相信——尽管本书的作者自己是一位弦理论家而弦理论本身就是一种受到争议的理论——弦理论是能最终统一大小两个世界的大一统理论。
看这本书的过程当中,正好遇到了人类发现引力波这个大新闻,感觉看报道的时候就一下子轻松了很多。令人笃信的是,书到用时方知珍贵。

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对“《宇宙的琴弦》——我们的所在就是一首歌”的回应

张越之 2017-04-12 22:27:52

引力波的发现是个值得纪念的事情,但有一种引力波更吸引弦理论家的注意,我上面说过,弦具有一个特征——输入能量、增大尺度,并且这种增大可以达到星际级别(当然,需要极大的能量才行),有一些极端的天体变化可能会产生这样的尺度庞大的高能弦,弦特殊的振动形式会对时空产生特殊的扰动——特殊形态的引力波。
如果观测到了这样的特殊引力波,也是对弦论的正面信号。
但还是那句话,一两个推论的验证不足以完全验证整个理论,路还很长……

张越之 2017-04-12 22:22:53

因为构成物质和多数力的媒介子的都是开弦,而开弦处于膜上只能束缚在其表面,所以额外的维度未必是微小的,可能只是我们被束缚在这个大三维膜上,无法探测而已。
关键来了,引力子作为传递引力的媒介子,其自旋为2——其对应的是#闭弦#!闭弦不会被膜束缚,所以可以自由穿行于整个空间——这或许就解释了引力为何如此之弱(比电磁作用弱10的35次方倍)——引力“泄露”到我们所在的膜以外的其他区域去了!
这正是实验的方法,只要探测到能量消失(泄露到其他区域),或者在极微小尺度下探测到引力的强度反常增强了(不给它泄露的机会),就是对弦论(应该说M理论)的正面信号。
但是仅仅是这一点并不足以验证弦论,所以路还很长……

张越之 2017-04-12 22:14:18

对于额外维度的探测,是有实验上的方案的(现在或许还做不到),一种思路是检测极微观尺度的引力强度,这可以通过在粒子对撞机的对撞中探测“消失的能量”来说明。
理论基础是这样的,威滕通过分析弦耦合常数发现之前的五种版本弦论其实是同一个理论的不同侧面——M理论,时间加空间共11维正是在其中,M理论的进展发现,弦并不是弦论的全部,存在——膜,某种意义上可以将弦看做1维膜,而且存在2维膜、3维膜等,弦和膜有个共同特征,随着注入能量的增大,尺度也可增大,膜甚至可以达到星际级别的尺度,我们的宇宙可能就是一个巨大的三维膜。