弦论是“伪科学”吗？

弦理论被认为是解决量子物理和引力问题的重要候选理论。然而，弦理论不能解释宇宙发展理论中的膨胀现象。如果做不到这一点，弦理论将总是被质疑它是否真的能被建立。

照片:南加州大学

现在，一些科学家提出了一个新的猜想，即膨胀可以在弦理论中存在很短一段时间，并且可以限制膨胀。这意味着它有希望被实际数据测试。

作家布兰登·福斯特

马一元

编辑杨新洲

许多物理学家认为弦理论是最好的候选理论，它将量子物理和重力结合成一个大统一理论。然而，也有观点认为弦理论是伪科学，因为它不能被实验证实。然而，由于弦理论可能限制宇宙膨胀的新猜想，一些科学家现在提出了用实验来证明弦理论的可能性。

新的猜想有这样一个关键问题:宇宙向我们展示了量子的所有秘密，还是隐藏了经典物理看不见的细节？因为如果能看到这些细节，弦理论可能无法解释它们。

一个无法形容的问题

在正常情况下，如果一个理论证明无法预测宇宙的基本性质，那么它就可以被排除。事实上，弦理论一直难以描述膨胀，这是最流行的早期宇宙发展理论。

"膨胀是对宇宙现有状态和结构的最令人信服的解释."纽约大学石溪分校的物理学家Marilena Loverde说。从某种意义上说，膨胀解释了宇宙是如何从无到有的:早期宇宙经历了一个极端的膨胀阶段，它放大了量子真空中的随机波动，并把它们转变成星系和我们周围的其他物质。

然而，理论家们在解释弦理论情景中的通货膨胀时遇到了困难。最有希望的解释——KKLT结构(IIB弦理论中的亚稳态德克斯特真空，以作者姓氏的第一个字母命名)并没有让所有人信服。“这取决于你问谁，”麦吉尔大学的宇宙学家苏德萨塔·梵天说。"许多人对弦理论仍有疑问:它真的能成立吗？"

弦理论限制通货膨胀？

2018年，一些弦理论科学家得出了一系列有启发性的结论，认为弦理论中验证膨胀理论的困难反映了弦理论中不可能发生膨胀。这个猜想被称为德西特沼泽地猜想。它声称任何能够描述德西特空间(膨胀的宇宙)的概念都有一定的技术缺陷，这将使这个概念陷入错误理论的“沼泽”。

然而，还没有人证明沼泽假说，一些弦论者期望弦理论最终能适应通货膨胀。然而，许多人认为，虽然沼泽猜想可能没有严格建立，类似的版本可能是可行的。梵天希望完善沼泽假说，这样就不必完全消除通货膨胀。“也许通货膨胀会在短时间内存在，”他说。

如果弦理论能限制通货膨胀，那么它有希望被实际数据所检验。然而，确定性检验只能在猜想被证明时进行。哈佛大学的物理学家、《马什猜想》的作者之一坎伦·瓦法认为，如果研究人员能把它与现有的物理定律联系起来，他们就能构建场景来测试它。“有两个层次，”他说。“首先，我们需要让这个理论更加可信，然后我们需要解释它。”

建立可信度的一个方法是试图解释哪些物理定律限制了膨胀，或者更现实地说，弦理论如何能说服宇宙学家重新思考被广泛接受的膨胀理论？

这些问题促使瓦法和他的哈佛合作者艾里克·贝德罗亚找到了一个可以证实沼泽假说的物理条件。他们发现，通货膨胀本身就有迫切需要解决的问题:当宇宙膨胀和真空静态扩大时，理论家们尚未就最小的细节达成共识。

物理学家仍然无法有效地描述超出普朗克长度的世界。他们推测，在这个非常短的距离，重力会产生量子效应。通货膨胀理论的支持者假设“跨普朗克”的详细问题有一天可以解决，并且基于解决问题的预测不会有很大的不同。然而，这些支持者现在不知道如何做到这一点。

瓦法和贝德罗亚简单地指出这是不可能的。他们对“跨普朗克综述”有了新的猜想。该猜想以跨普朗克尺度为审查标准，并认为即使有扩大的放大效应，那些微小的量子模糊性仍将保持极小和量子化。如果这个想法是真的，它将限制通货膨胀的程度，因为过多的通货膨胀将过度放大普朗克的细节。

转换弦理论以找到答案

因此，经过弦理论的轻微转变，研究人员可以从天文数据中寻找答案。有多少通货膨胀不能通过这个猜想的检验？目前的情况有些复杂，因为有许多不同的膨胀过程模型，但没有一个被数据证实是描述宇宙的正确模型。研究人员已经开始研究新猜想对各种通货膨胀版本的限制。洛夫德说，虽然有些模型可以用内置方法隐藏普朗克的细节，但许多典型的模型与推测相冲突。

例如，原始引力波带来了明显的冲突。理论家认为这些波是在膨胀阶段产生的，它们会在宇宙微波背景中留下微弱但清晰的信号。目前，这些信号还没有被观测到，但是世界各地的天文望远镜正在积极寻找它们。洛夫德说，“跨普朗克综述”猜想所允许的信号“太小而无法观察到”，所以任何原始引力波的迹象都意味着，除非理论家们能提出不同的解释，否则这个猜想在我们的宇宙中是站不住脚的。

这个猜想真的能检验弦理论吗？瓦法认为现在还为时过早。目前，从推测中得出的定律还没有得到证实，但是“这些定律之间的联系越出人意料，它就越可信，”他说。

原始链接:

http://www . scientific American . com/article/will-string-theory-finally-be-to-to-the-experial-test/

原标题:它是物理学的基石还是“伪科学”？