弦理論學家提出：宇宙暗能量數值並非處於恆定狀態

摘要： 據國外媒體報道，美國哈佛大學物理學家庫姆倫·瓦法（Cumrun Vafa）是弦理論最堅定的支持者之一。 但是今年夏天，其他弦理論學家對瓦法的最新猜測半信半疑，這可能使他們對長達10年的一項假設理論 —— 即暗能量是恆定的 —— 認為是無效的。 瓦法的最新研究表明，宇宙暗能量數值發生...

資料圖（來自： ofollow,noindex">NASA ）

一個非恆定暗能量理論是瓦法和研究同事試圖將弦理論應用到宇宙的結果，在宇宙真空環境中似乎有一些先天能量。如果瓦法的猜測是真實的，暗能量，這個神祕的宇宙物質，似乎佔據了宇宙總質量和能量的70%以上，並且暗能量處於加速膨脹狀態，應該是處於不斷變化的作用力。但是恆定暗能量一直都是許多弦理論的理論支柱，具有矛盾性的是，非恆定暗能量可能是弦理論成功的一個標誌。

奧地利TU Wien理論物理研究所科學家蒂姆·烏拉瑟（Timm Wrase）說：“這將是我們首次從弦理論中獲得一些新的東西，人們可通過測量發現，但是我並不知道是否會真的發生。”

讓我們從頭開始：我們生活在似乎遵循規律的宇宙之中。在最巨集觀的尺度上，較大物體遵循廣義相對論的規則，它們通過重力相互作用。在最小尺度上，亞原子粒子遵循量子力學和量子場理論的規則，通過力場相互作用，證明它們是作用力攜帶粒子。但是當你試圖將廣義相對論解釋為量子場理論的巨大延伸時，數學理論將無法支援，一個較巨集觀理論——弦理論，試圖將兩者結合起來，每個粒子實際上是在更高維度空間振動的微小弦結構，其編碼了科學家所觀測的宇宙屬性。

這裡用“理論”有點兒用詞不當，它非常像一個包羅永珍的資料框架，科學家們從中獲得關於我們宇宙的理論，但是一些科學家認為弦理論的核心是不正確的。

我們的宇宙包含了大約4%的物質（構成我們所看到的一切物質），25%的神祕暗物質，自1998年科學家觀測到宇宙膨脹加速膨脹之後，便認為宇宙剩餘物質應當是“暗能量”。弦理論學家認為，弦理論是在暗能量強度不變的情況下進行的，他們的弦理論以某種方式發生進化。但是瓦法和研究合著作者在今年夏季的一篇論文中推測，為了以弦理論規律方式存在，我們的宇宙必須有一個暗能量場，其能量值處於下降趨勢。

瓦法說：“無論暗能量改變與否，這都是一個嚴肅重要的事情。如果暗能量值發生變化，那麼對於那些理論依賴於假設觀點的科學家而言，這是一個大事，他們認為暗能量是恆定不變的。我們可能不得不追溯至宇宙基礎理論，它將改變我們對宇宙進化的理解——無論是過去還是將來。”

瓦法的理論猜測最初非常強烈，並在科學界產生轟動效應。烏拉瑟稱，這是對於那些認為這個框架受到威脅的弦理論學家的一個“呼喚行動”。一些人認為這是完全錯誤的，斯坦福大學物理學家伊娃·西爾弗斯坦（Eva Silverstein）表示，這個暗能量值非恆定的假想是基於猜測，並引用了“高度可疑分析”。另一些人則將這篇論文作為一個不錯的機會，確保他們的理論能夠描述像我們這樣的宇宙。

烏拉瑟和其他專家對瓦法及其團隊的研究持批判性觀點，前不久，烏拉瑟的研究報告發表在《物理學評論D刊》上，該報告發現我們宇宙的一些理論屬性，特別是關於希格斯玻色子相關領域的理論，與猜測理論中某些數學概念相矛盾。回想一下微積分學前課，最初的猜想本質上是講，支配暗能量的物理場是由一個沒有最大值或者最小值的數學函式推匯出來的，一個圖表上只有一條線，沒有波峰或者波谷。烏拉瑟發現與希格斯玻色子相關的力場必須在這個函式中達到峰值。

但是烏拉瑟的研究報告並未完全排除瓦法的觀點，瓦法認為，烏拉瑟的批判性觀點反而強化了自己的猜測，從而更好地應用於我們所生活的宇宙。還有其他一些類似的論文也加強了這個猜測，並且瓦法也表示自己的猜測需要進行改進。

真正令人興奮的是，我們可能很快就會知道瓦法的工作是否產生一個可測試的弦理論預測，這是非常重要的。像暗能量測試或者即將發射的廣域紅外巡天望遠鏡（WFIRST），這樣的實驗可能會探測到暗能量是恆定的，或者隨時間變化的，並且可能在未來幾年內獲得確鑿證據。

那麼，這是即將來臨的一個模式轉換髮現嗎？烏拉瑟說：“多數科學家不會說這個猜測是錯誤的，或者是正確的。”瓦法表示，當然自己有可能是錯誤的，但糾錯過程也能證明揭曉弦理論的一些重要內容。

烏拉瑟說：“如果瓦法的暗能量猜測是正確的，那將是一項驚人的發現。這將是弦理論中最大的一件事——能夠做出可測量性預測。”