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第16章 物理学的涟漪(2/2)

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这个发现带来的兴奋感是爆炸性的。理论物理学家们仿佛发现了一个隐藏在微观世界深处的、全新的几何维度!他们迅速开始构建这个新理论的语言:弦的张力、世界面(弦在时空中的运动轨迹)、振动模……

然而,更大的“怪物”还在后面。

当南部、萨斯坎德等人试图将这套弦理论量子化,并确保其数学上自洽(如保证 Lorentz 协变性、消除鬼态)时,他们遇到了一个既令人困惑又无比震撼的结果。计算表明,为了使得理论自洽,这个弦理论必须生活在一个特定维度的时空中。最初的玻色子弦理论,要求时空维度是26维!后来包含了费米子的超弦理论,要求10维!

这已经足够惊世骇俗了。但最让物理学家们头皮发麻的发现是:在弦的振动谱中,除了对应各种强子的模式外,总是不可避免地出现一个具有特定性质的模式:其自旋为2,质量为零。

自旋为2、质量为零的粒子!

所有物理学家都立刻意识到这意味着什么。在爱因斯坦的广义相对论中,引力的传播子,即引力子,正是这样一个自旋为2、质量为零的粒子!

这意味着,弦理论不仅仅是关于强力的理论!它自动地将引力囊括了进来!引力,不再是外在于粒子物理的东西,而是弦振动模式中内在的、不可分割的一部分!

这一刻,的理论部办公室内,空气仿佛凝固了。物理学家们面面相觑,脸上写满了难以置信、荒谬感、以及一种窥见宇宙终极奥秘的、近乎恐惧的狂喜。

“上帝啊……”一位物理学家瘫坐在椅子上,喃喃道,“我们……我们只是在找一个描述原子核力的模型……结果却……却挖出了一个统一了所有力和物质的‘万物理论’的雏形?!这……这怎么可能?!”

兴奋之余,是巨大的困惑和挑战。

维度问题:26维?10维?我们明明生活在4维时空。多出来的维度在哪里?紧化?这听起来太像数学幻想了。

快子问题:理论中出现了虚质量的粒子(快子),这预示着基态的不稳定,是理论的污点。

与实验的冲突:弦理论预言的新粒子(如高自旋的无限多重态)在实验中完全看不到。更重要的是,随着量子色动力学(qcd)基于夸克模型的成功崛起,弦理论作为强相互作用理论的候选很快被抛弃了。它看起来“杀鸡用牛刀”,而且这“牛刀”还长得怪模怪样。

于是,一种奇特的局面形成了。弦理论,这个从物理学内部诞生的、数学结构极其优美、野心勃勃地试图统一所有基本力的“怪物”,因为其预言与观测世界严重脱节,以及数学上的高度复杂性,在整个70年代,逐渐被主流物理学界边缘化,成了一小批“信徒”在孤独中研究的“美丽但可能错误的数学玩具”。

然而,这阵从刮起的、起初只为解释核力而生的“涟漪”,却悄然跨越了学科的边界,传到了不远处的普林斯顿高等研究院,传到了那些正在构建数学“神域” 的耳朵里。

艾莎学派的成员们,尤其是格罗腾迪克和志村哲也,敏锐地注意到了弦理论。他们看到的,不是其与实验的冲突,而是其核心的数学结构:二维共形场论(弦的世界面理论)、Kac-oody代数(对称性的无限维扩展)、模不变性、紧化流形的几何与拓扑……

这些概念,与学派正在发展的代数几何、表示论、朗兰兹纲领,产生了微妙而深刻的共鸣。物理学家们为了统一力与物质而遇到的这个“意外的怪物”,在数学家眼中,却是一个充满了迷人结构和未解难题的、新奇的“数学宇宙”。

一条看不见的、连接着物理学最深层的“力”与数学最抽象的“形”的丝线,就这样,在1968年的这个节点,被悄然牵动了。零点的未尽之路,在数学的征途旁,出现了一条来自物理学的、平行而神秘的岔路。两条路,最终会交汇吗?没有人知道。但一种新的可能性,已经如同幽灵般,出现在了地平线上。

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