弦理论寻找N维时空

另一方面，弦理论选择了一个异曲同工的方法。弦理论不把物质粒子和力粒子看成两种不同的东西。它的基本观点是：物理世界有一种更根本的，称为“弦”的物体，而力粒子和物质粒子只是这种弦的不同振动模式。当然，这里的弦当然不是传统意义上的弦，而是数学物体，就像夸克一样，可能永远都不能被直接观察到。

这种观点的一个有趣的副作用是，跟规范场必须发明希格斯玻色子以符合数学推演一样，弦理论也需要发明点东西来让公式成立：比如更高的空间维度和超对称粒子。高维空间就意味着比我们常见的四维时空更多；事实上，最常见的弦理论版本需要处理十个维度。

我知道你心里在想什么：如果真的超过了三个维度的话，我早就应该注意到了。但是这可不一定，如果那些额外的维度非常小，你完全不能触及到呢？一个湖的湖面可能远看很平静，但是当你离得够近，就能看到旋涡、涟漪和各式水波纹理，但从远处看整体却不会很明显。在人类看起来像二维的东西——平静的湖面——但是对于生活在水面上的小虫子来说，却是完全不同的三维世界。同样地，我们看似平滑的三维空间在小到可以看到更细微东西的生物眼里，也可能看起来是四维或者更多维度。是的，大型强子对撞机（LHC）里的质子对撞会创造很多粒子，而有些则有可能进入这些额外空间维度，这时候它们就像希格斯粒子一样，成为突然消失的能量。如果这些粒子确实在额外的空间维度出现了，那么我可以打赌弦理论家一定会高兴得手舞足蹈，因为他们还缺乏实验结果来验证他们的理论。

我之前有暗示过，如果高维空间真实存在的话，那么其可有的推论之一就是，解释为什么引力比其他三种力要弱很多。请系好安全带，因为我们要开始奇怪的弦理论之旅。根据这个理论，引力不仅仅在你我所钟爱的四维空间之间传递；也许，不像其他三种力被禁锢在四维的世界里，引力则可以自由地渗透到其他空间维度里去——所以它的强度被稀释了。不明白了？哈，我早就说过这理论是很奇怪的。

另一方面，超对称理论是个比较简洁明了的想法：我们已知的每一个粒子都有一个更重的孪生“拍档”（即下文中的超对称粒子）。再者，提出这个假设有助于建立弦理论的数学模型，而且在大型强子对撞机（LHC）计划里寻找超对称粒子也是非常吸引人的一个方向。在宇宙物理学里有一个重要的谜题，就是我们完全不确定宇宙主要是由什么东西构成的。我们把这些神秘的东西叫作“暗物质”，而超对称粒子就是暗物质的可能候选者之一。如果我们能在大型强子对撞机（LHC）的质子对撞中创造出它们，我们就能把它们划入暗物质名单或直接排除出暗物质候选名单。

弦理论的最大优点，以及虽然它有点不太能让人接受，但是仍然如此成功的原因就是它提供了一个可以把包括引力在内的四种力，合并到一个框架中的模型。这就是为什么它虽然没有任何实验上的支持，却还可以如此成功的原因之一。

大型强子对撞机（LHC）的运作是非常令人激动的，因为它可能会提供第一手的线索，来让我们判断到底是规范场理论正确还是弦理论正确。希格斯粒子如果被发现了，则对规范场理论家的标准模型是一个很大的促进。如果是额外的空间维度、超对称粒子，或者更具诱惑的量子黑洞被发现则会是弦理论家梦寐以求的。或者更有可能的是，两种理论都被证明是失败的，这么一来，我们就必须再提出一套全新的物理理论来。从某种程度上来说，那会是最有趣的结果。