弦理论学家提出：宇宙暗能量数值并非处于恒定状态

　　据国外媒体报道，美国哈佛大学物理学家库姆伦·瓦法（Cumrun Vafa）是弦理论最坚定的支持者之一。但是今年夏天，其他弦理论学家对瓦法的最新猜测半信半疑，这可能使他们对长达10年的一项假设理论 —— 即暗能量是恒定的 —— 认为是无效的。 瓦法的最新研究表明，宇宙暗能量数值发生了变化，并非处于恒定状态。

资料图（来自：NASA）

　　一个非恒定暗能量理论是瓦法和研究同事试图将弦理论应用到宇宙的结果，在宇宙真空环境中似乎有一些先天能量。如果瓦法的猜测是真实的，暗能量，这个神秘的宇宙物质，似乎占据了宇宙总质量和能量的70%以上，并且暗能量处于加速膨胀状态，应该是处于不断变化的作用力。但是恒定暗能量一直都是许多弦理论的理论支柱，具有矛盾性的是，非恒定暗能量可能是弦理论成功的一个标志。

　　奥地利TU Wien理论物理研究所科学家蒂姆·乌拉瑟（Timm Wrase）说：“这将是我们首次从弦理论中获得一些新的东西，人们可通过测量发现，但是我并不知道是否会真的发生。”

　　让我们从头开始：我们生活在似乎遵循规律的宇宙之中。在最宏观的尺度上，较大物体遵循广义相对论的规则，它们通过重力相互作用。在最小尺度上，亚原子粒子遵循量子力学和量子场理论的规则，通过力场相互作用，证明它们是作用力携带粒子。但是当你试图将广义相对论解释为量子场理论的巨大延伸时，数学理论将无法支持，一个较宏观理论——弦理论，试图将两者结合起来，每个粒子实际上是在更高维度空间振动的微小弦结构，其编码了科学家所观测的宇宙属性。

　　这里用“理论”有点儿用词不当，它非常像一个包罗万象的数据框架，科学家们从中获得关于我们宇宙的理论，但是一些科学家认为弦理论的核心是不正确的。

　　我们的宇宙包含了大约4%的物质（构成我们所看到的一切物质），25%的神秘暗物质，自1998年科学家观测到宇宙膨胀加速膨胀之后，便认为宇宙剩余物质应当是“暗能量”。弦理论学家认为，弦理论是在暗能量强度不变的情况下进行的，他们的弦理论以某种方式发生进化。但是瓦法和研究合著作者在今年夏季的一篇论文中推测，为了以弦理论规律方式存在，我们的宇宙必须有一个暗能量场，其能量值处于下降趋势。

　　瓦法说：“无论暗能量改变与否，这都是一个严肃重要的事情。如果暗能量值发生变化，那么对于那些理论依赖于假设观点的科学家而言，这是一个大事，他们认为暗能量是恒定不变的。我们可能不得不追溯至宇宙基础理论，它将改变我们对宇宙进化的理解——无论是过去还是将来。”

　　瓦法的理论猜测最初非常强烈，并在科学界产生轰动效应。乌拉瑟称，这是对于那些认为这个框架受到威胁的弦理论学家的一个“呼唤行动”。一些人认为这是完全错误的，斯坦福大学物理学家伊娃·西尔弗斯坦（Eva Silverstein）表示，这个暗能量值非恒定的假想是基于猜测，并引用了“高度可疑分析”。另一些人则将这篇论文作为一个不错的机会，确保他们的理论能够描述像我们这样的宇宙。

　　乌拉瑟和其他专家对瓦法及其团队的研究持批判性观点，前不久，乌拉瑟的研究报告发表在《物理学评论D刊》上，该报告发现我们宇宙的一些理论属性，特别是关于希格斯玻色子相关领域的理论，与猜测理论中某些数学概念相矛盾。回想一下微积分学前课，最初的猜想本质上是讲，支配暗能量的物理场是由一个没有最大值或者最小值的数学函数推导出来的，一个图表上只有一条线，没有波峰或者波谷。乌拉瑟发现与希格斯玻色子相关的力场必须在这个函数中达到峰值。

　　但是乌拉瑟的研究报告并未完全排除瓦法的观点，瓦法认为，乌拉瑟的批判性观点反而强化了自己的猜测，从而更好地应用于我们所生活的宇宙。还有其他一些类似的论文也加强了这个猜测，并且瓦法也表示自己的猜测需要进行改进。

　　真正令人兴奋的是，我们可能很快就会知道瓦法的工作是否产生一个可测试的弦理论预测，这是非常重要的。像暗能量测试或者即将发射的广域红外巡天望远镜（WFIRST），这样的实验可能会探测到暗能量是恒定的，或者随时间变化的，并且可能在未来几年内获得确凿证据。

　　那么，这是即将来临的一个模式转换发现吗？乌拉瑟说：“多数科学家不会说这个猜测是错误的，或者是正确的。”瓦法表示，当然自己有可能是错误的，但纠错过程也能证明揭晓弦理论的一些重要内容。

　　乌拉瑟说：“如果瓦法的暗能量猜测是正确的，那将是一项惊人的发现。这将是弦理论中最大的一件事——能够做出可测量性预测。”