弦理論 vs 光子之謎:當「時尚」遇上「現實」——羅傑·彭羅斯為什麼猛批弦理論?
如果你問現在理論物理學界最紅、最潮的理論是什麼?很多人會馬上脫口而出:「 弦理論 (String Theory)」。 過去40多年,它就像物理學界的超級巨星,吸引了無數天才把一輩子的心力都投入進去。很多人相信,它有可能統一廣義相對論和量子力學,成為解釋宇宙萬物的終極理論。 但有這麼一位物理學界的「掃地僧」,不但對這個頂流完全不買帳,還出書、開講座,從各個角度把弦理論狠狠地批了一頓。 他就是 羅傑·彭羅斯(Roger Penrose) ——黑洞奇點定理的提出者、 2020年諾貝爾物理學獎得主 。 這位已經90多歲的物理學大師,為什麼對弦理論這麼不客氣?他的批評只是個人偏見,還是真的戳中了弦理論的要害? (特別連結到我們之前討論的 「光子之謎」 ——光子作為量子場的激發,在弦理論的多維框架下到底會怎樣?) 7cad390533514c32acc8-75d23ce06fcfaf780446d85d50c33f7b.ssl.cf6.rackcdn.com 彭羅斯 vs 弦理論:從「時尚」開始的批判 2016年,彭羅斯出了一本很有意思的書《 Fashion, Faith and Fantasy 》(時尚、信仰與幻想)。 他在書裡把現代物理學的三大熱門領域都批了一輪,而弦理論很「榮幸」地拿下了第一個詞—— Fashion(時尚) 。 彭羅斯說:「我不反對數學的優美,我自己就是數學家。但當一個物理理論只是因為看起來很酷、在完全沒有實驗證據的情況下,就統治學術界40年,這就很危險了。」 planlux.net 這張圖講的是古典光學(geometric optics)的反射現象 弦理論中,光子(光的粒子)也可以被描述為某種弦的振動模式。 在極高能量(普朗克尺度)、極小尺度下,弦理論會修正傳統的量子電動力學(QED),可能影響光的傳播或散射。 但在我們日常能看到的尺度(甚至原子尺度),光的反射行為完全可以用古典電磁理論(馬克士威方程)或量子電動力學很好地解釋,不需要弦理論。 額外維度的「物理災難」——彭羅斯最嚴厲的批評 弦理論最違反直覺的地方在於:我們的宇宙不是3維空間加1維時間,而是 10維或11維 。 多出來的6或7個空間維度跑去哪了?弦理論家說:它們被「卷起來」縮到極小的普朗克尺度,所以我們根本看不到。 這些被卷得超小的維...