第五百三十章 圈量子理论与弦论之争（第2 / 7页）
simp:我想有一些calabi-yau流形可以给出与标准模型相当接近的物理结果。
sal:就算有吧，但是有理论可以精确地给出实验可达能区中的标准模型吗
simp:嗯...我想是没有...起码没有精确的...
sal:因此到目前为止超弦理论与我们的观测世界并不相符...它引进了一连串我们从未观测到的、非常复杂的东西，比如超对称和额外维度...并且给不出任何确定的、无歧义的实验预言。这象是一个严肃的理论吗
simp:那只不过是因为我们还没有能力真正地进行计算。
sal:当然，但是这种说法太廉价了一点，对任何足够复杂的理论都可以套用这样的说法...我们为什么要单单相信超弦理论呢
simp:因为它是唯一一个可以将广义相对论与量子理论合而为一的理论。因为它给出了一个不发散的量子理论，包括引力。因为它包含了标准模型所欠缺的东西。因为它可以导出实验上已经确认的许多东西，比如引力、规范理论、费米子等。因为它只有一个参数而标准模型有十九个。因为它将所有的东西统一在了一起，是一个包罗万象的理论。因为它是一个非常优美的理论。
sal:教授，我们可以在午饭时继续讨论所有这些吗
simp:当然，不过在这之后我们也要来讨论一下圈量子引力。
前面的讨论是在sal和simp教授排队等候午饭时进行的。现在他们买完午饭坐了下来。sal在一张餐巾纸上记下了几个词语。几位对讨论感兴趣的学生围坐在一旁倾听。
sal:我记下了您关于超弦理论的观点。我首先要说超弦理论无疑是一个极为出色的理论，充满了新奇和惊讶，它接触到了那么多数学，并且显然和许多已知的物理有着不错的关联。我对发展超弦理论的那些物理学家充满了敬意，他们也是我心目中的英雄。我想要讨论的是目前我们究竟有多大把握相信超弦理论是描述自然的正确理论。如果我们有足够的理由相信超弦理论的话，那就没有太大必要研究其它理论了。因此，让我来分析一下您所列举的相信超弦理论的理由吧。先从第一条开始：它是唯一一个可以将广义相对论与量子理论合而为一的理论。
simp:我先收回这一条。我忘了你在学圈圈。当然圈量子引力也符合这条，我们稍后再作讨论。
sal:那好。您说超弦理论只有一个参数而标准模型有十九个。一般来说我们对具有较少参数的理论更有兴趣-如果这一理论可以推导或计算出旧理论中的自由参数的话。超弦理论可以做到这一点吗
simp:现在还不能。
sal:因此，对于标准模型的十九个参数而言，超弦理论不过是用一个新的问题取代了旧的问题。
simp:是的，但这个新的问题是有希望解决的。
sal:我并不怀疑假如超弦理论的所有希望都得以实现的话，超弦理论将会是一个完美的理论，我们就不必研究圈圈了。但另一方面，假如圈量子引力的所有希望都得以实现的话，圈量子引力也将会是一个完美的理论，我们也就不必研究超弦了。因此让我们都把希望抛在一边，来讨论一下具体的结果吧。[译者注：这里sal大大高估了圈量子引力。就各自的理想目标而言，超弦理论要远远高于圈量子理论-在后者的目标中根本不包括诸如解决标准模型参数问题之类的问题。因此即使在理想情况下，圈量子引力也是具有明显局限性的，不可能取代超弦理论。钟情于圈量子理论的sal说出这样的话倒不奇怪，奇怪的是simp教授居然没有加以反驳，真是严重失察]
simp:只论具体结果的话，那标准模型中的十九个参数目前还无法理解。
sal:好。标准模型除了参数外，还有一些其它问题，比如为什么基本粒子有三代超弦理论可以解决这个问题吗
simp:...不能...
sal:宇宙学常数为什么这么小
simp:...不能...
sal:更好地理解对称性破缺
simp:...也不能...
sal:因此
simp:但是超弦理论可以将标准模型的全部复杂性包含在一个极其简单的框架内...
sal:且慢。我同意玻色弦理论是一个简单的物理框架。但是玻色弦理论是一个糟糕的理论，因为它带有快子，而且显然不可能给出标准模型。因此你必须扩大理论，比方说扩大为heteroticstring，引进规范群、超场...对理论的玻色及费米部分引进不同的行为...我不会把这叫做“一个极其简单的框架”。不仅如此，迄今为止为了得到标准模型，你还必须人为地选择一个特殊而且复杂的内禀空间。而且通常来说，你必须读到一套专著的第二卷才能勉强开始明白那些稍有现实希望的模型的定义...即便如此，我们还是无法推导出标准模型的所有细节...
simp:听起来你好象把超弦理论当成了一个纯属纸上谈兵、毫无现实动机的极端复杂的玩艺儿。事实上那些有趣的东西，比如额外维度、超对称等都有着严谨的推理背景，可不是为了好玩才引进的。这些看似复杂的东西解决了具体的理论问题并最终组合成了一个终极理论，这是令人瞩目的。
sal:它们解决了什么理论问题
simp:...起初是对偶模型及veneziano振幅...
sal:...veneziano给出的振幅实现了猜测中的强相互作用下s-channel与t-channel间的对偶性...
simp:你对历史很了解啊。
sal:veneziano振幅给出了观测到的散射截面吗
simp:没有。强相互作用散射截面的高能行为不同于veneziano公式所给出的。
sal:因此一个好的物理学家应该得出结论说veneziano公式是一个不错的理论构想，但不是自然界所喜欢的那种，我们应该抛弃它，然后去研究别的东西...我想当一个漂亮的公式与自然界不相吻合的时候，我们必须相信自然界而不是漂亮的公式...
simp:事实上veneziano公式作为一个强相互作用理论的确是被抛弃了，但我们从中得到了那么多的东西。人们意识到veneziano公式可以从弦理论中得到，并且可以有更好的应用。
sal:慢着，这个故事只是给出了一个观念产生的历史沿革。它并不能提供足够的理由让我们相信这个观念。如果这个故事有任何启示的话，它只是说明这是一个错误的出发点。强相互作用下的veneziano振幅及dolen-horn-schmid对偶性是受高自旋共振态中质量与自旋的近似线性关系的启发而提出的...如果我没理解错的话，所有这些现在都可以用qcd来理解，甚至包括那些表观上的“弦”行为。色力线构成的通量管在某种近似下就象是细小的弦。因此我们可以期待某种类型的弦理论可以近似地描述这种现象。因此正确的物理结论是弦理论是一定能区下的近似理论，而不是一个基础物理理论。
simp:这的确是当时的结论。但是，人们后来发现veneziano公式开启了一个广阔而美丽的理论世界，从中产生了大量的东西。弦是一些其它规范理论，比如n=4的super-yang-mills理论，的不错的描述。大n极限下的qcd也很可能有一个弦描述。
sal:我正在读一本很久以前写的书，其中有这样一段：“...perchèinostridiscorsihannoaesseresopraunmondosensibile，enonsopraunmondodicarta.”大意是：“...我们的理论必须是关于经验所及的世界，而不是虚构的世界的”。以我们目前所知，您提到的那些理论没有一个是关于经验所及的世界的。
simp:弦理论很自然地包含了引力子，而引力是经验所及的。而且弦理论在高能下是有限的。
sal:但它只有在26维时空中才是自洽的，这可不是经验所及的。
simp:这可以用kaluza-klein紧致来修正。
sal:但它带有快子，这也不是经验所及的，破坏了理论的自洽性。
simp:这可以用超对称来修正。
sal:如此下去...你不断地得到新的理论，它们或者是不自洽的，或者是与经验不符的，你不断修正，使理论变得越来越复杂...
simp:...直到最终得到一个理论，它有可能既自洽又与自然相符...
sal:也许吧，但是理论的各个组成部分不是为了解决标准模型中的问题，也不是为了解决现实世界中的问题，而纯粹是为了解决由理论的其它部分导致的问题。根据天主教的教义，在弥撒中会出现两种奇迹：一种是葡萄酒变成了真正的血液。另一种则是血液看上去闻起来象是葡萄酒...后者只是为了弥补前一种奇迹带来的不自洽而添加的...
simp:别把话题扯开了。重要的是，你持续拓展理论直至最后得到一个自洽并且与自然相符的理论。
sal:...或者直至得到这样一个理论，在其中你再也无法计算任何东西，再也不能约化到四维时空，再也不能回到标准模型...并且这个理论是如此的复杂和深不可测，你再也无法证明它是错误的，你于是可以声称它包含了所有的物理-它们的内容将留待未来的物理学家去发现...而假如出现了问题-比如发现所有已知的真空都是不稳定的，就象最近garyhorowitz及其他人所发现的那样-你总可以寄希望于一些别的东西来挽救理论，因为理论已经复杂到了这种地步...
simp:如果理论研究的自然演化导致了非常复杂的理论，这不是理论物理学家的过错。