在数学框架上,超弦有望统一量子力学与广义相对论,它认为世间万物都由一根振动的弦组成。
从最小的基本粒子,到最大的宇宙天体,无论是黑洞的本质,还是宇宙的起源,都要匍匐在超弦脚下。但是为了满足数学自洽,人类付出的代价是颠覆我们的宇宙观。
在超弦的设定中,我们的宇宙其实是一个11维时空,我们只能感受到三维空间与一维时间,另外7个空间维度不见了,超弦给出的解释是被紧化了,空间就像一张膜,紧化就是将其卷起来了, 卷到了极小不能被看到的尺度。
一共有10^500种紧化方式,每一种都对应一个宇宙,我们的宇宙只是其中的一个,这就是多重宇宙的由来。
10^500这个数字有多大?现代物理学认为我们的宇宙原子总数也就10^80个,相比隐藏的宇宙数量,连九牛一毛都不如。
而且最麻烦的是,这种超弦理论根本就无法被实验证实。
因为根据超弦的理论设定,要想撞出弦来统一四种力,需要环银河系长度的对撞机。这样的巨型的对撞机还真的不是正常人能够想得出来的。这只有在《封神榜》的神话世界里才可能出现的吧?
直接证实超弦理论不可为,就选择“曲线救国”,致力于验证超弦的\"超\",也就是超对称理论,它能将物质与力统一起来。
超对称理论是费米子和玻色子之间的一种对称性,该对称性至今在自然界中尚未被观测到。物理学家认为这种对称性是自发破缺的。LHC(欧洲大型强子对撞机)将会验证粒子是否有相对应的超对称粒子这个疑问。我们知道,基本粒子按照自旋的不同可以分为两大类:自旋为整数的粒子被称为玻色子(Boson),自旋为半整数的粒子被称为费米子(Fermion),这两类粒子的基本性质截然不同。超对称理论便是将这两类粒子联系起来的对称性,而且是能做到这一点的唯一的对称性的一种理论。
爱因斯坦的相对论,把质量与能量统一起来,搞出了原\/子\/弹氢弹。如果物质与力统一了,那还不知道能搞出什么吓人东西。超对称理论预言的超对称粒子没有超弦那么变态,理论上在TeV(万亿电子伏特)的能区就能撞出来,LHC的最大能级是13TeV。
虽然这是地球人可以做到的,但必须建立巨型对撞机,需要成百上千亿的经费,LHC前前后后就花了100亿美元。
1987年,温伯格主导U国SSC(超级超导对撞机)建设,希望撞出超对称粒子,验证超对称理沦。
转眼到了1993年,U国总统换了两茬,里根走了布什上,布什走了又来了克林顿。U国人搞工程费时还费钱,6年时间他们连安放对撞机的隧道都没挖好,就花了近20亿美元,而总体预算更是飙升到近百亿美元。
这个时候U国社会上下对SSC项目不是很感兴趣。几轮听证会后硬是叫停了SSC。
U国超弦教一片哀嚎,所幸当时欧洲搞了个大型环形正负电子对撞机(LEP),隧道是现成的,只要把正负电子对撞机换成强子对撞机就好。
超弦教找到欧洲核子研究中心(CERN)时任总干事卢埃林?史密斯( Llewellyn Smith ),向他分析物理界天下大势,U国佬不干了,执牛耳者唯有欧洲。
双方一拍即合,1994年圣诞节前夕,CERN批准了欧洲大型强子对撞机LHC的立项。对于超弦教来说,就算LHC是世界上最大的机器,也只是个迷你版的SSC,其环形周长27公里,不到SSC的1\/3,但有总比没好,而且根据理论推测,LHC的能级可以撞出超对称粒子,足以满足超弦教的需求。
在2004年出版的《宇宙的结构》,断言LHC开机运行后能发现超对称粒子。
由于选错了焊接工艺,2008年9月LHC开机后9天,超导电磁铁的电路就烧坏了。其后用了一年多才修好,但是只能以原设计能量14TeV的一半7TeV运行,这一阶段维持到2013年。
即便如此,超对称理论的原始参数空间已经有99.9%被否定掉了。
2015年6月3日,LHC将能量提升到接近设计峰值的13TeV,仍未发现超对称粒子的迹象,99.999%的超对称理论原始参数空间荡然无存。超弦教只好改口,称预估的能级,是超对称理论与标准模型“自然结合”后的计算结果,没有撞出来超对称粒子,它们的结合方式可能并非“自然”,需要更大能级的对撞机才能发现超对称粒子。
尼马-阿卡尼-哈麦德(Nima Arkani-Hamed),发扬了多重宇宙学说,是超弦教的后起新秀,2013年12月来华担任高能所前沿研究中心主任,做了国际超弦教的中国内线,负责联络组织各种活动。
他在20多年前就说过,1TeV就能看到超对称粒子,后来被实验打脸,又改口称得100TeV才行,这差不多就是CEPC的升级版