弦理论二.docx

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弦理论二

（2）弦理论

Soholdthemysteryofthedarkenergyinthebackofyourmind，asInowgoontotellyouthreekeythingsaboutstringtheory.

先把暗能量的谜团放在脑后，我继续讲有关弦理论的三个关键的事情。

Firstoff,whatisit?

第一个是什么呢？

Wellit’sanapproachtorealizeEinstein’sdreamofaunifiedtheoryofphysics,asingleoverarchingframeworkthatwouldbeabletodescribealltheforcesatworkintheuniverse.

那是实践爱因斯坦的物理统一理论的梦想的一种途径，一个总体框架能够描述宇宙所有的力量在起作用。

Andthecentralideaofstringtheoryisquitestraightforward.

而弦理论的中心思想非常简单。

Itsaysthatifyouexamineanypieceofmatterevermorefinely，atfirstyou’llfindmoleculesandthenyou’llfindatomsandsubatomicparticles.

它说，如果你非常细致地检查任何一样物质,起初你会发现分子，然后你会发现原子和亚原子离子。

Butthetheorysaysthatifyoucouldprobesmaller,muchsmallerthanwecanwithexistingtechnology,you’dfindsomethingelseinsidetheseparticles--alittletinyvibratingfilamentofenergy,alittletinyvibratingstring.

但这个理论说，如果你能够探测到更小的，比我们现有技术能做到的更小，你会在这些粒子里找到别的东西--一个小小的能量震动纤维，一个小小的震动弦。

Andjustlikethestringsonaviolin,theycanvibrateindifferentpatternsproducingdifferentmusicalnotes.

就像小提琴上的弦一样，它们通过不同的震动来产生不同的音符。

Theselittlefundamentalstrings,whentheyvibrateindifferentpatterns,theyproducedifferentkindsofparticles--soelectrons,quarks,neutrinos,photons,allotherparticleswouldbeunitedintoasingleframework,astheywouldallarisefromvibratingstrings.

这些小小的基本的弦，当他们以不同的模式震动时，它们产生不同种类的粒子--所以，电子、夸克、中微子、光子、所有的粒子会合并成一个单一的框架，它们会通过震动的弦而出现。

It’sacompellingpicture,akindofcosmicsymphony,wherealltherichnessthatweseeintheworldaroundusemergesfromthemusic,thattheselittle,tinystringscanplay.

那是个令人信服的场面，一种宇宙交响乐，我们看到的从周围世界的音乐而展现的丰富，这些小小的弦也能演奏出。

Butthere’scosttothiselegantunification,becauseyearsofresearchhaveshownthatthemathofstringtheorydoesn’tquitework.

但这种优雅的统一是有代价的，因为多年的研究表明弦理论的数学也不是行得通的。

Ithasinternalinconsistencies,unlessweallowforsomethingwhollyunfamiliarextradimensionsofspace.

它内部不一致，除非我们考虑完全陌生的事,即额外维度空间。

Thatis,weallknowabouttheusualthreedimensionsofspace.

我们都知道通常的三维空间。

Andyoucanthinkaboutthoseasheight,widthanddepth.

你可以用高度，宽度和深度来考虑。

Butstringtheorysaysthat,onfantasticallysmallscales,thereareadditionaldimensionscrumpledtoatinysizesosmallthatwehavenotdetectedthem.

但弦理论认为，在极其小的尺度下，在这么小的尺寸下还有附加的维度，因为太小，我们还探测不出。

Buteventhoughthedimensionsarehidden,theywouldhaveanimpactonthingsthatwecanobserve,becausetheshapeoftheextradimensionsconstrainshowthestringscanvibrate.

但即使这些维度是隐藏的，它们对一些东西的影响我们能够观察到，因为额外维度的形状限制着弦的震动。

Andinstringtheory,vibrationdetermineseverything.

在弦理论中，振动决定一切。

Soparticlemasses,thestrengthsofforces,andmostimportantly,theamountofdarkenergywouldbedeterminedbytheshapeoftheextradimensions.

所以粒子的质量，力量的强度，最重要的，暗能量的总量会取决于额外维度的形状。

Soifweknewtheshapeoftheextradimensions,weshouldbeabletocalculatethesefeatures,calculatetheamountofdarkenergy.

如果我们了解额外维度的形状，我们就能计算出这些特征，计算出暗能量的总量。

Thechallengeiswedon’tknowtheshapeoftheextradimensions.

目前的挑战是我们不知道额外维度的形状。

Allwehaveisalistofcandidateshapesallowedbythemath.

我们有的是通过数学算出的一些候选形状。

Nowwhentheseideaswerefirstdeveloped,therewereonlyfivedifferentcandidateshapes,soyoucanimagineanalyzingthemone-by-onetodetermineifanyyieldthephysicalfeaturesweobserve.

当这些想法首次推出的时候，只有5个候补形状，你可以想象到一个一个分析他们来决定哪一个符合我们观察的物理特征。

Butovertimethelistgrew,asresearchersfoundothercandidateshapes.

可是随着时间的迁移，研究人员发现了更多的候选形状。

Fromfive,thenumbergrewintothehundredsandthenthethousands--alarge，butstillmanageable,collectiontoanalyze,sinceafterall,graduatestudentsneedsomethingtodo.

从起初的5个到几百个，最后几千个--数目很多但还管得过来，去分析这些工作，就交给刚毕业的学生了。

Butthenthelistcontinuedtogrowintothemillionsandthebillionsuntiltoday.

但是这个数目单继续增加到了几百万，到今天的数十亿了。

Thelistofcandidateshapeshassoaredtoabout10to500.

候选形状的清单也飙升到了10至500个。

So,whattodo?

那，怎么办呢？

Wellsomeresearcherslostheart,concludingthatwassomanycandidateshapesfortheextradimensions,eachgivingrisetodifferentphysicalfeatures,stringtheorywouldnevermakedefinitive,testablepredictions.

有些研究人员失去信心，结论是额外维度有这么多的候选形状，每一个都有不同的物理特征，弦理论永远不会做出确定的，可检验的预测。

Butothersturnedthisissueonitshead,takingustothepossibilityofamultiverse.

但是从另一个角度考虑，把我们带到多元宇宙的可能性。

Here’stheidea.

想法是这样的。

Maybeeachoftheseshapesisonanequalfootingwitheveryother.

也许这些形状之间是相互平等的。

Eachisasrealaseveryother,inthesense，thattherearemanyuniverses,eachwithadifferentshape,fortheextradimensions.

每一个都是真实的，就是说，有很多的宇宙，每个对额外维度都有不同的形状。

Andthisradicalproposalhasaprofoundimpactonthismystery:

theamountofdarkenergyrevealedbytheNobelPrize-winningresults.

这种激进的建议对这个谜团有着深刻的影响：

诺贝尔得奖结果揭示了暗能量的总量。

Becauseyousee,ifthereareotheruniverses,andifthoseuniverseseachhave,say,adifferentshapefortheextradimensions,thenthephysicalfeaturesofeachuniversewillbedifferent,andinparticular,theamountofdarkenergyineachuniversewillbedifferent.

因为你看,如果有很多的其他宇宙，而这些宇宙每个都有不同的额外维度形状，那么每个宇宙的物理特征将会不同，特别是每个宇宙的暗能量将会不同。

Whichmeansthatthemystery,ofexplainingtheamountofdarkenergywe’venowmeasuredwouldtakeonawhollydifferentcharacter。

也就意味着，我们现在测量到的暗能量总量的解释将会是一个完全不同的角色。

Inthiscontext,thelawsofphysicscan’texplainonenumberforthedarkenergy，becausethereisn’tjustonenumber,therearemanynumbers.

在这种背景下，物理定律不能解释能量的一个数，因为不只是一个数，有很多数。

Whichmeans,wehavebeenaskingthewrongquestion.

也意味着，我们一直问错了问题。

It’sthattherightquestiontoaskis,whydowehumansfindourselvesinauniversewithaparticularamountofdarkenergywe’vemeasured,insteadofanyoftheotherpossibilitiesthatareoutthere?

应该问正确问题是，为什么我们人类在一个宇宙中测量一种特定量的暗能量，而不是在另外的其他外围宇宙呢？

Andthat’saquestiononwhichwecanmakeheadway.

我们在这个问题上能取得进展。

Becausethoseuniversesthathavemuchmoredarkenergythanours,whenevermattertriestoclumpintogalaxies,therepulsivepushofthedarkenergyissostrong,thatisblowstheclumpapartandgalaxiesdon’from.

因为那些宇宙有着比我们更多的暗能量，当物质要聚成星系时，暗能量的排斥力太强，把物质快吹散了，星系就无法形成。

Andinthoseuniversesthathavemuchlessdarkenergy,welltehycollapsebackonthemselvessoquickly,that,again,galaxiesdon’tform.

在那些较少暗物质存在的宇宙中，它们非常快的崩塌回来，也形成不来星系。

Andwithoutgalaxies,therearenostars,noplanets,andnochanceforourformoflifetoexistinthoseotheruniverses.

没有星系，就没有星星，没有行星，所以在别的宇宙中没有像我们这样的生命存在。

Sowefindourselvesinauniversewiththeparticularamountofdarkenergywe’vemeasured,simplybecauseouruniversehasconditionshospitabletoourformoflife.

我们发现我们自己存在于一个我们简单测量的有一个特别数量的暗能量的宇宙中，只因为我们的宇宙有适合的条件供我们生命的存在。

Andthatwouldbethat.

就是那个。

Mysterysolved,multiversefound.

谜题破界了，多元宇宙被发现了。

Nowsomefindthisexplanationunsatisfying.

有些人对这个解释不满意。

we'reusedtophysicsgivingusdefinitiveexplanationsforthefeaturesweobserve.

我们习惯于物理学给我们观察的特征的明确解释。

Butthepointis,ifthefeatureyou’reobservingcananddoestakeonawidevarietyofdifferentvaluesacrossthewiderlandscapeofreality,thenthinkingoneexplanationforaparticularvalueissimplymisguided.

但问题是，如果你观察的特征能够并且确实承担现实中的不同价值，那么对于一种特定值用一种解释就会很容易误导人。

AnearlyexamplecomesfromthegreatastronomerJohannesKepler,whowasobsessedwithunderstandingadifferentnumber--whytheSunis93millionmilesawayfromtheEarth.

一个早期的例子来自于伟大的天文学家约翰.开普勒，他很着迷于研究不同的数字--为什么太阳离地球9千3百万英里。

Andheworkedfordecadestryingtoexplainthisnumber,butheneversucceeded,andweknowwhy.

他花了几十年的时间试图解释这个数字，但没有成功，我们知道为什么。

Keplerwasaskingthewrongquestion.

开普勒问错了问题。

Wenowknowthattherearemanyplanetsatawidevarietyofdifferentdistancesfromtheirhoststars.

现在我们知道有许多行星距离它们的宿主恒星有不同的距离。

Sohopingthatthelawsofphysicswillexplainoneparticularnumber,93millionmiles,wellthatissimplywrongheaded.

单单希望物理定律能解释一个特殊的数据，9千3百万，是执迷不悟。

Insteadtherightquestiontoaskis,whydowehumansfindourselvesonaplanetatthisparticulardistance,insteadofanyoftheotherpossibilities?

正确的问题应该是，为什么我们人类发现我们在一个行星上的距离是特定的，而不是别的可能呢？

Andagain，that’saquestionwecananswer.

同样，这个问题我们能回答。

ThoseplanetswhicharemuchclosertoastarliketheSunwouldbesohot,thatourformoflifewouldn’texist.

那些行星更接近于一颗星就像太阳一样热，以至像我们这样的生命无法存在。

Andthoseplanetsthataremuchfartherawayfromthestar,wellthey’resocold,that,again,ourformoflifewouldnottakehold.

而那些离这个星太远的行星，因为太冷，同样也没法有我们这样的生命。

Sowefindourselvesonaplanetatthisparticulardistancesimplybecauseityieldsconditionsvitaltoourformoflife.

所以，我们发现我们在这棵行星的特定距离只是因为它的条件符合我们生命的存在。

Andwhenitcomestoplanetsandtheirdistances,thisclearlyistherightkindofreasoning.

讲到行星和它们的距离是，这显然是合理的推理。

Thepointis,whenitcomestouniversesandthedarkenergythattheycontain,itmayalsobetherightkindofreasoning.

关键是，讲到宇宙和他们所含的暗能量时，它也可能是合适的推理。

Onekeydifference,ofcourse,isweknowthatthereareotherplanetsoutthere,butsofarI’veonlyspeculatedonthepossibilitythattheremightbeotheruniverses.

一个重要的区别是，我们知道外边还有很多别的行星，但到目前为止，我只是推测可能会有其他的宇宙。

Sotopullitalltogether,weneedamechanismthatcanactuallygenerateotheruniverses.

把这些结合起来，我们需要一个机制，实际上可以生成其他宇宙。

Andthattakesmetomyfinalpart,partthree.

这样我就来到最后一部分，第三部分。

Cosmicexplosion

宇宙爆炸