第一百七十七章 超弦理论
小说：学霸的科幻世界作者：幸运的球球字数：2319更新时间 : 2019-10-19 01:31:02
庞学林和凯瑟琳·墨菲聊了一下午。
这女人不愧是时代周刊的高级记者，很会掌控聊天的节奏。
从数学聊到生活，从生活聊到事业，一直到下午四点半，才结束了这场持续了三个多小时的访谈。
随后，庞学林又配合时代周刊的摄影师摆了半个多小时的Pose，完成摆拍。
“庞老师，非常感谢您今天的配合，晚上可否有幸请您吃个饭？”
墨菲起身和庞学林握了握手，小指尖不着痕迹地在庞学林的手心挠了一下，似笑非笑地看着庞学林。
庞学林不动声色地将手收回，刚要出声拒绝，咖啡厅门口，爱德华·威滕匆匆走了进来。
“庞先生，抱歉没打搅到你吧？”
爱德华·威滕看起来一副急切的样子。
“威滕教授，没事，我刚刚结束访谈，怎么了？”
庞学林疑惑道。
威滕道：“关于庞氏几何，我想和你聊一聊，不知道你现在方不方便？”
庞学林朝凯瑟琳·墨菲耸了耸肩，露出一个抱歉的笑容道：“墨菲女士，很遗憾，看来晚上没办法和你一同吃晚餐了。”
墨菲挑了挑眉，刷刷刷在笔记本上写下一串数字，将那一页纸撕下来递给庞学林，笑道：“这是我的移动电话号码，我还会普林斯顿待上几天，有时间的话，欢迎来找我！”
说罢，墨菲拿起录音笔和背包，朝庞学林眨了眨眼，又对爱德华·威滕道：“威滕教授，我就不打搅您和庞老师了。”
这女人……
庞学林摇头笑了笑，对威滕道：“威滕教授，找我有什么事吗？”
爱德华·威滕看了下四周，说道：“庞老师，我们找个安静的地方聊一聊。”
庞学林道：“行，去我房间吧！”
来到庞学林居住的行政套房，两人在办公区坐下。
耿欢给两人各送上一杯咖啡，然后悄无声息地退出了房间。
威滕从随身携带的小包中取出一叠写满公式的稿纸，说道：“庞老师，你知道超弦理论吗？”
庞学林微微一愣，眼睛微微眯了起来。
爱德华·威滕之所以能在理论物理学界有着如此响亮的名头，最重要的原因便是他于1995年在超弦理论的基础上，提出了M理论，将五种超弦理论以及十一维空间的超引力理论统一到一个单一的数学结构中。
这一工作掀起了第二次超弦革命，在后世，M理论被认为是最有希望解决物质与能量之间本质交互关系的终极理论。
但在这个时候，爱德华·威滕应该还没有完成M理论的研究工作，难道自己的庞氏几何给了他什么灵感不成？
庞学林道：“大概知道一些，在物理学中，有待解决的基本问题之一是如何实现引力的量子化，并将引力和自然界中的其他三种基本相互作用（电磁力，强相互作用，弱相互作用）统一起来，超弦理论是目前唯一能够实现上述要求的理论。”
威滕有些惊喜道：“太好了，庞，想必你也知道，超弦理论虽然貌似已经可以描述自然界相互作用之间的终极统一，但也存在几个问题。第一，目前物理学界存在五种量子力学意义下自洽的微扰弦理论，它们分别是两个IIA和IIB，一个规范为Apin(32)/Z2的杂化弦理论，一个规范群为E8×E8的杂化弦理论和一个规范为SO（32）的I型弦理论。它们在物理学意义上是等价的，我们没办法在理论上选择其中一种，而排除其余四种超弦理论的存在。”
“第二，五种微扰弦的自洽性都要求十维时空和时空超对称性，其自然标能为10^19GeV，在可预见的将来，我们不可能制造出一个如此高能的加速器对弦理论进行直接检验。因此，最小的检验要求便是某种微扰弦理论能给出四维时空下可观察的物理，如粒子物理的标准模型……”
“第三个问题，对一个描述自然界所有物理规律的终极理论而言，除了一些可能的基本常数如光速、普朗克常数和弦张力加上可能的初始值或者边界条件外，其他的量应该由该理论的动力学决定的。特别是，该理论的真空态应该由其动力学决定。”
“但是微扰弦理论从一开始就假定时空是平坦的，并要求弦的相互作用很小，以使得弦微扰展开有效。这些假定与终极理论要求是相悖的。因此，目前存在的五种微扰弦理论都属于极限理论，因而不太可能成为终极理论。”
“第四，从微扰弦理论来看，十一维超引力理论似乎与描述现实世界无关，我们知道，五种微扰弦理论的低能极限给出相应的超引力理论，而更低维的超引力理论，则对应于紧致化的超弦低能理论。如果微扰弦理论真的是终极理论，那么我们就没办法对十一维超引力子的存在给出解释。”
“但是如果我们将十一维时空的一维空间维数看成一个极小的圆圈，十一维超引力这时就给出其中一种超弦的低能有效理论。而此小圆圈的半径与此弦理论的相互作用强度成正比。由此我们可以看出，十一维超引力应该与这种弦的非微扰理论的低能理论有关。换句话说，我们只有了解弦理论的非微扰性质才能解释十一维超引力。”
庞学林饶有兴致道：“威滕教授，那您的意思是……？”
爱德华·威滕的眼睛闪闪发光，说道：“我这几年一直在寻求一种全新的理论，将五种超弦理论和十一维超引力理论统一起来，但始终找不到合适的数学工具去描述它，但这两天通过对庞氏几何的研究，我隐约感觉到了新理论的曙光。但是我对庞氏几何的研究目前还相当浅显，我需要你的帮助，或者，我们合作研究，去共同寻找一个全新的终极理论，你觉得怎么样？”
庞学林看着爱德华·威滕的眼睛，沉吟了片刻，伸出手笑道：“合作愉快！”
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这女人不愧是时代周刊的高级记者，很会掌控聊天的节奏。
从数学聊到生活，从生活聊到事业，一直到下午四点半，才结束了这场持续了三个多小时的访谈。
随后，庞学林又配合时代周刊的摄影师摆了半个多小时的Pose，完成摆拍。
“庞老师，非常感谢您今天的配合，晚上可否有幸请您吃个饭？”
墨菲起身和庞学林握了握手，小指尖不着痕迹地在庞学林的手心挠了一下，似笑非笑地看着庞学林。
庞学林不动声色地将手收回，刚要出声拒绝，咖啡厅门口，爱德华·威滕匆匆走了进来。
“庞先生，抱歉没打搅到你吧？”
爱德华·威滕看起来一副急切的样子。
“威滕教授，没事，我刚刚结束访谈，怎么了？”
庞学林疑惑道。
威滕道：“关于庞氏几何，我想和你聊一聊，不知道你现在方不方便？”
庞学林朝凯瑟琳·墨菲耸了耸肩，露出一个抱歉的笑容道：“墨菲女士，很遗憾，看来晚上没办法和你一同吃晚餐了。”
墨菲挑了挑眉，刷刷刷在笔记本上写下一串数字，将那一页纸撕下来递给庞学林，笑道：“这是我的移动电话号码，我还会普林斯顿待上几天，有时间的话，欢迎来找我！”
说罢，墨菲拿起录音笔和背包，朝庞学林眨了眨眼，又对爱德华·威滕道：“威滕教授，我就不打搅您和庞老师了。”
这女人……
庞学林摇头笑了笑，对威滕道：“威滕教授，找我有什么事吗？”
爱德华·威滕看了下四周，说道：“庞老师，我们找个安静的地方聊一聊。”
庞学林道：“行，去我房间吧！”
来到庞学林居住的行政套房，两人在办公区坐下。
耿欢给两人各送上一杯咖啡，然后悄无声息地退出了房间。
威滕从随身携带的小包中取出一叠写满公式的稿纸，说道：“庞老师，你知道超弦理论吗？”
庞学林微微一愣，眼睛微微眯了起来。
爱德华·威滕之所以能在理论物理学界有着如此响亮的名头，最重要的原因便是他于1995年在超弦理论的基础上，提出了M理论，将五种超弦理论以及十一维空间的超引力理论统一到一个单一的数学结构中。
这一工作掀起了第二次超弦革命，在后世，M理论被认为是最有希望解决物质与能量之间本质交互关系的终极理论。
但在这个时候，爱德华·威滕应该还没有完成M理论的研究工作，难道自己的庞氏几何给了他什么灵感不成？
庞学林道：“大概知道一些，在物理学中，有待解决的基本问题之一是如何实现引力的量子化，并将引力和自然界中的其他三种基本相互作用（电磁力，强相互作用，弱相互作用）统一起来，超弦理论是目前唯一能够实现上述要求的理论。”
威滕有些惊喜道：“太好了，庞，想必你也知道，超弦理论虽然貌似已经可以描述自然界相互作用之间的终极统一，但也存在几个问题。第一，目前物理学界存在五种量子力学意义下自洽的微扰弦理论，它们分别是两个IIA和IIB，一个规范为Apin(32)/Z2的杂化弦理论，一个规范群为E8×E8的杂化弦理论和一个规范为SO（32）的I型弦理论。它们在物理学意义上是等价的，我们没办法在理论上选择其中一种，而排除其余四种超弦理论的存在。”
“第二，五种微扰弦的自洽性都要求十维时空和时空超对称性，其自然标能为10^19GeV，在可预见的将来，我们不可能制造出一个如此高能的加速器对弦理论进行直接检验。因此，最小的检验要求便是某种微扰弦理论能给出四维时空下可观察的物理，如粒子物理的标准模型……”
“第三个问题，对一个描述自然界所有物理规律的终极理论而言，除了一些可能的基本常数如光速、普朗克常数和弦张力加上可能的初始值或者边界条件外，其他的量应该由该理论的动力学决定的。特别是，该理论的真空态应该由其动力学决定。”
“但是微扰弦理论从一开始就假定时空是平坦的，并要求弦的相互作用很小，以使得弦微扰展开有效。这些假定与终极理论要求是相悖的。因此，目前存在的五种微扰弦理论都属于极限理论，因而不太可能成为终极理论。”
“第四，从微扰弦理论来看，十一维超引力理论似乎与描述现实世界无关，我们知道，五种微扰弦理论的低能极限给出相应的超引力理论，而更低维的超引力理论，则对应于紧致化的超弦低能理论。如果微扰弦理论真的是终极理论，那么我们就没办法对十一维超引力子的存在给出解释。”
“但是如果我们将十一维时空的一维空间维数看成一个极小的圆圈，十一维超引力这时就给出其中一种超弦的低能有效理论。而此小圆圈的半径与此弦理论的相互作用强度成正比。由此我们可以看出，十一维超引力应该与这种弦的非微扰理论的低能理论有关。换句话说，我们只有了解弦理论的非微扰性质才能解释十一维超引力。”
庞学林饶有兴致道：“威滕教授，那您的意思是……？”
爱德华·威滕的眼睛闪闪发光，说道：“我这几年一直在寻求一种全新的理论，将五种超弦理论和十一维超引力理论统一起来，但始终找不到合适的数学工具去描述它，但这两天通过对庞氏几何的研究，我隐约感觉到了新理论的曙光。但是我对庞氏几何的研究目前还相当浅显，我需要你的帮助，或者，我们合作研究，去共同寻找一个全新的终极理论，你觉得怎么样？”
庞学林看着爱德华·威滕的眼睛，沉吟了片刻，伸出手笑道：“合作愉快！”
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