弦理論能否發(fā)展到解釋世間萬物？
來自凱斯西儲大學(xué)（1975）的物理學(xué)博士弗雷德里克·理查福德，和來自倫敦大學(xué)瑪麗皇后學(xué)院，摩根士丹利科學(xué)院物理學(xué)專業(yè)的普萊提斯·拉維支持如下觀點：
圖解：環(huán)繞水星的“信使”號。圖源：wiki
實驗已經(jīng)表明弦理論至少部分是有誤的，環(huán)繞水星軌道數(shù)年的探測器“信使”號已經(jīng)獲得了受人矚目的測量數(shù)據(jù)。我們可以首先設(shè)想一個理想中的實驗，假如太陽的質(zhì)量變化了，那它本身又會發(fā)生一種什么樣的改變呢？
圖解：太陽是一個巨大的核反應(yīng)堆。圖源：baidu。
我們現(xiàn)在能夠了解的是，太陽是一個熱核反應(yīng)堆，隨著氫元素被轉(zhuǎn)化為氦元素，質(zhì)量也就轉(zhuǎn)變成為能量，這意味著太陽的質(zhì)量在不斷流失，而且是平均每一秒就流失了約四百萬噸的巨額質(zhì)量，不過鑒于太陽的總質(zhì)量是以10^30千克為單位來計算，如此的質(zhì)量損失當(dāng)然只是微乎其微，但它的質(zhì)量確實還是產(chǎn)生了流失。一方面，太陽是通過輻射來減少質(zhì)量的，另一方面，太陽本身具有太陽風(fēng)暴，它還會通過表面放射等離子體減少質(zhì)量，這意味著太陽和水星之間的引力系統(tǒng)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。
圖解：太陽風(fēng)暴。圖源：sina
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(jié)果要與理論相符。如果太陽的質(zhì)量發(fā)生變化，那么水星的軌道也也必定會發(fā)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(nèi)部的核聚變過程，都與一個常數(shù)——重力常數(shù)G息息相關(guān)。根據(jù)統(tǒng)一場理論，例如超弦理論，既然G是一個常數(shù)，那么它應(yīng)該會隨時間改變。“信使”號借助廣義相對論作為工具，廣義相對論預(yù)測的結(jié)果是，只要是質(zhì)量所在的地方，時空應(yīng)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并從中穿出，假如根本沒有質(zhì)量，時空就是平坦的，同時電磁輻射的路徑會更短。
圖解：廣義相對論中所談到的時空凹陷。圖源：kepuchina
因此我們可以得到時間運動的變化：質(zhì)量的存在會造成時間流動的延遲。“信使”號本身是一個不斷發(fā)送信號的數(shù)字發(fā)射器，我們可以在地球上記錄這些信號，并從時間的延遲中得到類似于透視圖的數(shù)據(jù)，可以以此觀測太陽系中時空的變化規(guī)律。比如，我們可以從中發(fā)現(xiàn)，太陽質(zhì)量的損失導(dǎo)致地球每年都會遠離太陽1.5厘米，這個變化很驚人，不是嗎？
圖解：地球正在緩慢遠離太陽。圖源：vcg
“信使”號已經(jīng)持續(xù)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(jié)論就是，它測量到的重力常數(shù)在這7年里很明顯沒有發(fā)生變化。
圖解：“信使”號所拍攝到的水星照片。圖源：sina
迄今為止，還沒有儀器能像“信使”號那樣準(zhǔn)確地測量出引力常數(shù)。當(dāng)然，目前我們也許可以解釋說，7年并不算很長，然而，在已經(jīng)持續(xù)七年的精確測量下，我們可以往后推斷出更長時間里的變化。結(jié)果很明顯，自然常數(shù)，也就是所謂的引力常數(shù)（常用G來表示），它的波動范圍非常非常小。我們必須承認(rèn)，那些檢驗自然常數(shù)是否為常數(shù)的實驗，結(jié)果都明顯表明所有的自然常數(shù)實際上都是常數(shù)。
這是怎么做到的呢?假設(shè)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(guān)于彼時原子內(nèi)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。在不同變量存在的情況下，所有的實驗都表明，自然常數(shù)在我們的測量范圍內(nèi)是恒定的。甚至在實驗室里，精準(zhǔn)也能驗證這一點。現(xiàn)在，用激光可以非常精確地測量放射光譜，自然常數(shù)也是近似絕對恒定的。這個結(jié)果對于那些曾預(yù)測自然常數(shù)具有不穩(wěn)定性的理論來說也許是一個災(zāi)難。但很遺憾，我們必須承認(rèn)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(xué)名詞
3. 諾諾- Toni Sementana
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