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《迴圈》弦論

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「當維騰提出十一維度的M理論之後,它們發現引力跟其他三大作用力之間的差異之處你可以把它想成是撞球桌,這個撞球桌就是我剛剛提到的膜,這整個膜把我們的宇宙所包覆住。開環弦的兩端點被釘在這膜上,就像是撞球桌上的撞球,它們彼此就只能在這撞球桌上碰撞。三大作用力就像是撞球間的碰撞力一樣,三種作用力只能在這個膜上。而我們熟悉的引力就像是撞球之間引起的『聲波』,它向著四面八方而去,它不僅能存在於撞球台桌,甚至滲透到撞球台桌的其他空間中。」

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迴圈|參拾壹|P17|弦論


▌倪光|Cube|貪螺 ▌


「我曾經與多數意念在夢境空間反覆地認識與瞭解彼此。當我知道越多時,也對這世界有了全新的看法。」戴文傑的眼神像是看見新大陸一樣,他繼續說道:「意念在分離大體之後會有性質上的變化,他們稱之為『流亡』,所有的意念都會經過『流亡』到我們不熟悉的額外維度當中。實際上若是用三維空間視界的物理去思考,就是所謂弦論中的『開環弦』與『閉環弦』的差異。」


好吧,這次我真的被擊敗了。真實的戴文傑拋出了那兩個念起來就是很複雜的詞彙,這已經是超過我理解的範圍。「好,你說得慢一點。」


「1995年5月,著名的物理學暨數學家『維騰』(Witten)提出了M理論的思考,整合了之前五種看似不同的弦論形式,我們稱之為弦論的二次革命。當時他提出多一個額外維度,若時空共為十一維度的話,則可以把之前所描述的五種弦論形式整併在一起。因此也意外的讓人們瞭解,除了弦以外,還有『膜』的存在。」

「等等,你可以先從最簡單的講起嗎?」我連弦都無法理解了,結果還給我「膜」這種東西,實際我對物理的概念還停留在量子力學中的粒子描述。


「以三維視界的人類來說,弦論一個可以整合整個宇宙、涵蓋所有作用力的統一理論,雖然它只是候選人之一,但也是很有底蘊的。它的建立與發展是在一個陰錯陽差中發生的,弦論當時只是用來計算原子核內強交互作用力的數學計算方式,後來在發展過程中堆疊成本世紀最難理解的理論之一。實際上它的目標就是解決廣義相對論及量子力學兩大難以融合的窘境,也是本世紀物理學家的宿命。廣義相對論中的重力場當量子化計算之後,會有無限大的值,並且無法透過重整化來消除它們。簡單來說就是量子力學搞不定「重力」這個作用力。」

「總而言之……」我覺得我腦子開始熱當。


「我已經有簡化了,小子。」

「我知道,重點是有兩個理論互相衝突,而弦論是有機會整合一切理論的候選人。而關鍵是在『重力』上?」我科普的極限大概就是如此。


「很好,簡單來說就是如此。實際量子力學之所以強大之處,是因為它建立了『標準理論』,而標準理論中的基本粒子都一一在美國跟歐洲的強子對撞機實驗中逐步發現。基本上來說,1980世代到現今,仍是量子力學當道,它的應用跟實驗驗證非常完整。但唯一的缺點就是只能整合四大作用力中三個作用力:強力、弱力、電磁力。重力是個嚴酷的課題,似乎只有廣義相對論比較接近對重力的描述,實際上,自從那個被蘋果砸中的先生發現重力之後,直到現在,這世上還沒有人真的瞭解它。」


我試著回憶起知名物理學家「加賀道雄」科普書中曾經描述的概念。「就我所知,廣義相對論是圍繞著幾何的時空彎曲作為基礎。也是廣義相對論,我們才知道有重力透鏡這回事。」


「沒錯,重力,或者說引力比較恰當,一直夾在這兩種理論中。而弦論提出的想法就以現在人類的角度而言,或許比較貼近實際情形。它們認為粒子以下是以更小的『細弦』所組成,那些細弦會震盪,不同形狀、震盪模式、組合,會成為各種千變萬化的基本粒子。」

「你這樣說好像是什麼都能創造?」


「沒錯,弦論之所以令人為難之處就是我們必須細心的篩選我們所計算與思考的範圍,就是因為它能涵蓋的範圍太廣,才使得如此艱澀。它必須建立在嚴謹的超對稱之中,然後必須向下相容之前人類所提出的所有理論。這些細弦震動形式可以形成夸克,接著那些夸克組成了我們的熟悉的粒子,最終粒子造就了整個世界。總之,一言以蔽之,萬物皆弦,你可以想像你看到的所有物體都是它的組成就可以。」

「那剛剛你說的什麼開環弦跟閉環弦就是它形式上的差異囉?」


「嗯,我們略過繁複的數學與歷史,

當維騰提出十一維度的M理論之後,

它們發現引力跟其他三大作用力之間的差異之處。


你可以把它想成是撞球桌,

這個撞球桌就是我剛剛提到的膜,

這整個膜把我們的宇宙所包覆住。


開環弦的兩端點被釘在這膜上,

就像是撞球桌上的撞球,

它們彼此就只能在這撞球桌上碰撞。


三大作用力就像是撞球間的碰撞力一樣,

三種作用力只能在這個膜上。


而我們熟悉的引力就像是撞球之間引起的『聲波』,

它向著四面八方而去,它不僅能存在於撞球台桌,

甚至滲透到撞球台桌的其他空間中。」


我問:「引力在弦論中的形式,就是一種閉環弦?」


「沒錯,這也就是為什麼引力對我們來說如此之小。電磁力比起引力而言可是大得不得了,實際上廣義相對論提到的引力造成的時間彎曲,要造成足夠的時空彎曲也必須引力達到足夠大的程度。從弦論看很簡單,就像是你在吐司上塗草莓醬跟灑肉桂粉一樣。」

「等等這又是什麼解釋?」草莓醬、肉桂粉?我的臉色看起來應該很難看,


「這是一些物理學家很精闢的科普解釋,吐司就像是我們所處的膜,草莓醬就像是三大作用力,肉桂粉就像是引力。當吐司沾了草莓醬或者是灑了肉桂粉之後,你將吐司翻轉過來會發生什麼事?」

「這有什麼不同?」我不懂戴文傑的幽默。


「拜託,直觀一點思考。」

「好吧,肉桂粉會灑在桌上。」當我說不耐煩地說完時,我才意會戴文傑想解釋的。


「實際上肉桂粉雖能待在吐司上,但也可以很輕易的脫離,而草莓醬則會是牢牢地黏在吐司上。也因為肉桂粉容易脫離的關係,所以引力的大小才會如此之小,因為它可能大多數都散佈在我們看不到的高等維度中。」他語畢時,我輕輕了發出了「哦」的讚嘆聲。

「那這跟意念有什麼關係?」我實在想不通戴文傑幹嘛要燒掉我的腦子,兜了一大圈講了弦論、草莓醬、肉桂粉。


但我從他詭譎的笑容感受到這一切的串連,

我的表情應該跟他剛剛發現新大陸的表情一樣。

如果這一切萬一是真的話。


「好吧,說說看你的想法。」

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亂度的總和
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