弦理論能否發展到解釋世間萬物?
來自凱斯西儲大學(1975)的物理學博士弗雷德裡克·理查福德,和來自倫敦大學瑪麗皇后學院,摩根士丹利科學院物理學專業的普萊提斯·拉維支援如下觀點:
實驗已經表明弦理論至少部分是有誤的,環繞水星軌道數年的探測器“信使”號已經獲得了受人矚目的測量資料。我們可以首先設想一個理想中的實驗,假如太陽的品質變化了,那它本身又會發生一種什麼樣的改變呢?
我們現在能夠了解的是,太陽是一個熱核反應堆,隨著氫元素被轉化為氦元素,品質也就轉變成為能量,這意味著太陽的品質在不斷流失,而且是平均每一秒就流失了約四百萬噸的鉅額品質,不過鑑於太陽的總品質是以10^30千克為單位來計算,如此的品質損失當然只是微乎其微,但它的品質確實還是產生了流失。一方面,太陽是通過輻射來減少品質的,另一方面,太陽本身具有太陽風暴,它還會通過表面放射等離子體減少品質,這意味著太陽和水星之間的引力系統必然隨著時間變化,因此,我們需要一個極其精確的測量裝置來測量該引力場的變化。
人們需要能夠極其精確衡量這些細微變化的測量儀器,而且測量結果要與理論相符。如果太陽的品質發生變化,那麼水星的軌道也也必定會發生改變,我們對此深信不疑,而這正是“信使”號存在的意義。這種軌道的變化,以及太陽內部的核聚變過程,都與一個常數——重力常數G息息相關。根據統一場理論,例如超弦理論,既然G是一個常數,那麼它應該會隨時間改變。“信使”號藉助廣義相對論作為工具,廣義相對論預測的結果是,只要是品質所在的地方,時空應是彎曲的,穿過這個時空表面的電磁輻射必然會進入一個時空凹陷並從中穿出,假如根本沒有品質,時空就是平坦的,同時電磁輻射的路徑會更短。
因此我們可以得到時間運動的變化:品質的存在會造成時間流動的延遲。“信使”號本身是一個不斷髮送訊號的數字發射器,我們可以在地球上記錄這些訊號,並從時間的延遲中得到類似於透檢視的資料,可以以此觀測太陽系中時空的變化規律。比如,我們可以從中發現,太陽品質的損失導致地球每年都會遠離太陽1.5釐米,這個變化很驚人,不是嗎?
“信使”號已經持續觀測了7年,在水星軌道旁進行的不可思議的精確測量下,所觀測到的結論就是,它測量到的重力常數在這7年裡很明顯沒有發生變化。
迄今為止,還沒有儀器能像“信使”號那樣準確地測量出引力常數。當然,目前我們也許可以解釋說,7年並不算很長,然而,在已經持續七年的精確測量下,我們可以往後推斷出更長時間裡的變化。結果很明顯,自然常數,也就是所謂的引力常數(常用G來表示),它的波動範圍非常非常小。我們必須承認,那些檢驗自然常數是否為常數的實驗,結果都明顯表明所有的自然常數實際上都是常數。
這是怎麼做到的呢?假設是“信使”號,或是你自己凝望太空時,你正看向非常遙遠的物體,同時你也正看向來自久遠過去的放射物。從這些放射物的特性來看,我們可以探討一些有關於彼時原子內部的放射過程是如何成為我們今天所測量到的放射物的問題。在不同變數存在的情況下,所有的實驗都表明,自然常數在我們的測量範圍內是恆定的。甚至在實驗室裡,精準也能驗證這一點。現在,用鐳射可以非常精確地測量放射光譜,自然常數也是近似絕對恆定的。這個結果對於那些曾預測自然常數具有不穩定性的理論來說也許是一個災難。但很遺憾,我們必須承認且時刻提醒自己,光憑理論是不行的,只有實驗才是證明一切問題的最佳手段。
參考資料
1.維基百科全書
2.天文學名詞
3. 諾諾- Toni Sementana