第195章 物理课堂(1/2)
教授原打算结束提问顺便下课,但现在同学们兴致高昂,讲台下立刻有人举手,教授话没说完就停止了,抬手示意对方开口。
那名同学问道:“教授,按您的说法,现在五项低能实验只能初步约束弦理论的框架。那在超级对撞机建成、真正达到普朗克能标之前,我们对弦理论的实验验证,就只能到此为止了吗?”
教授微微点头,沉稳的回答他:“你问到了整个领域最核心的问题,答案是:差不多了,目前只能走到这里,再往下,必须靠对撞机。”
有学生紧接着继续提问:“我们不能再通过高精度测量、常温超导装置、地下实验室,继续挖更微弱的信号吗?”
教授:“不行,你们要分清两件事:我们现在测到的,是弦振动在低能区的次级效应:光速微小偏移、真空各向异性、引力高维泄漏的微弱痕迹。这些能佐证弦理论,但不能直接证明弦的存在。想直接观测到弦本身的行为、验证弦的动力学、确定弦振动模式,必须进入高能区。”
课堂上的气氛安静下来,所有人都在听着教授讲话,同时也在内心消化。这时,后排那个基础偏弱的同学犹豫了一下,还是轻轻举了手。他旁边的室友下意识闭了闭眼,表情是那种“别问别问,别暴露层级”的无声无奈,但最终还是没去打断他。
他有点迟疑的问道:“教授……那、那我们现在这些实验,算不算已经验证弦理论了?”
没有人笑,有许多同学知道答案,但心中还是抱有幻想,整个教室的气息都微妙的一顿,这是个概念上差了一层的问题。
教授没有苛责,只是把逻辑讲得更干净:“不算,我们现在做的,是排除了大量反对弦理论的可能性,并找到了支持弦理论的低能证据。这叫‘初步印证’。真正的‘验证’,需要直接观测到弦的激发态、弦之间的相互作用、弦振动对应的物理共振。这些信号,只会出现在对撞机的高能碰撞里。”
教授的话刚说完,立刻有学生举手,问题有些尖锐。
他问道:“教授,我有个关键疑问。我们测到的是光速微小差异,这和当年迈克尔逊?莫雷实验的探测目标很像。为什么当年的实验否定了以太,确立了相对论时空观。而我们这次测出的微小偏差,为什么不能用来修正相对论、否定现代时空观,反而能指向弦理论?”
教授微微点头,显然这是个必须讲透的核心问题,“问得非常准,这正是整个实验最容易被误解的地方。”
有人插话:“是不是精度问题?”
教授:“你这么说也行,但主要也是信号来源完全不同,我把逻辑拆开来讲。第一,迈克尔逊?莫雷实验,测的是以太风造成的光速各向异性。他们的实验结果要确认谁正确?是牛顿绝对时空+光以太,还是相对论的光速不变。”
“因为测量到的结果量级太小,以太风预言的地球公转速度带来的光速偏差是10的-8次方的偏差,之前的偏差是10的-18次方,这次的偏差精确到了10的-21次方量级,量级太小对以太实验来说可以认为是0,所以否定了以太的存在,从而否定了绝对时空观。”
“第二,我们这次的实验,是在相对论完全正确的前提下,测到了相对论无法解释的、极其微小的残余偏差。这个偏差不在低能宏观区,不在电磁尺度,而在10?21量级的真空精细结构上。它不违反相对论,而是在相对论之下,还有一层更底层的真空结构。”
这时,那个基础偏弱的同学又轻轻举了手,有点犹豫。他室友轻轻吸了口气,表情中写满了“别在这种硬核问题上插刀”,但还是没有去拦,也许丢人丢够了,就可以选择放弃在自己不精通的领域发展了。
他弱弱地问道:“教授……那、那这个偏差,就不能是仪器误差吗?为什么直接归到弦理论?”
教室里很安静,没有人笑他,但这是一种低级错误,这是把“实验结论”和“误差”混在一起的典型浅层疑问。
教授看来真的心情很好,他语气平和、不贬不嘲道:“因为我们做了五套独立实验,在三个国家的地下实验室重复了上万次,误差源全部排除。这个微弱信号稳定、可重复、方向性一致,不是噪声。”
“更关键的是:它的数值、对称性、角度依赖,不符合任何已知场论、修正引力、暗物质模型,却和弦理论预言的高维紧致化、真空弦振动的次级效应高度吻合。”
教授环视课堂,给出最终总结,清晰、有力、一锤定音:“这个问题的结论其实很简单:迈克尔逊?莫雷实验的零结果=否定以太,确立相对论。”
“所以我们这次非零微小稳定结果,不是推翻相对论,而是在相对论底层,观测到了弦理论预言的真空精细结构。”
“这个信号不挑战现代时空观,而是第一次给出了弦理论存在的低能实验证据。这就是为什么,它被称作物理学半个世纪以来,最关键的一次高精度测量。”
有人提出工程问题:“教授,那欧洲核子中心那边,下一代对撞机现在进展到哪一步?他们有没有已经替换成室温超导?能级够不够用来直接验证弦理论?”
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