弦理論是萬有理論中最著名的候選者——一個可以融合微小世界的數學框架，如，以及非常大的，正如阿爾伯特愛因斯坦所描述的那樣。
到目前為止，這兩種理論並不一致，問題來自於。試圖整合重力（在小尺度上較弱，而其他三種基本力較強）假設宇宙是由微小的一維弦組成，它們的振動產生我們所看到的粒子。
問題在於弦理論的許多預測，例如存在巨大的，還有我們住的那個從宇宙邊緣投射出來的，迄今為止仍然頑固地無法測試。這導致該理論的主要批評者彼得·沃伊特（Peter Woit）指責該理論“甚至沒有錯”。
但他的描述公平嗎？為了討論弦理論、它對我們宇宙的影響、它可以在哪裡進行測試，以及它對數學和科學已經做出的貢獻，我們坐下來瑪麗卡泰勒在光是如何進入的倫敦的節日。泰勒是英國伯明翰大學副校長兼工程與物理科學學院院長，她的研究重點是利用弦理論和黑洞觀測來建立量子重力理論。她是這樣說的：
本特納： 什麼是弦理論以及為什麼它很重要？
瑪麗卡泰勒：弦理論是一種統一所有自然力的理論，使我們能夠描述重力。
為什麼這很重要？嗯，我的意思是，首先，你可以說人類自古以來就一直在試圖描述我們周圍的自然世界。這就是促使人們從早期開始寫下對自然世界的描述的原因。從某種意義上說，這是最終的一步，萬有理論。
所以這是人類的好奇心所推動的。但有許多觀察結果和物理現象，我們無法用現有的理論來解釋。這促使我們創造一個解釋一切的終極理論。
BT：那麼弦理論的關鍵假設是什麼？它與廣義相對論有何不同？
公噸：我們的一個基本假設是，理論需要簡化為[它們應用的]領域中已知的、成功的理論。因此，它必須簡化為愛因斯坦的理論，因為愛因斯坦的理論確實有效。
但在更基本的層面上，我認為有些假設是，這是一個可以預測時間演化的理論。因此，如果你知道宇宙在某個時刻的狀態，那麼這應該唯一地確定宇宙在以後某個時刻的狀態。
除此之外，很難描述弦理論，因為從某種意義上來說，它不僅僅是一種理論——它實際上是一種景觀。因此，在某些情況下，您可能會根據弦的實際行為來堆積假設。基本假設是每個粒子實際上都是一根小弦，並且在不同的激勵下，[這些弦的]環對應於不同的粒子。
BT：為什麼有這麼多不同的弦理論？
公噸：這是因為看待同一個物理現像有不同的方式。在過去的 20 到 30 年裡，你經常會聽到「二元性」這個詞[在這個領域]。這個詞反映了這樣一個事實：同一物理現像有不同的描述。
我們曾經認為重力和粒子物理學在概念上確實不同。現在我們看到，實際上，您可能會遇到相同類型的現象，根據問題的規模和您正在考慮的時間步長，它們可以互換。
BT：在發表廣義相對論後不久，愛因斯坦提出對其理論的三個經典檢驗科學家們進行的。為什麼弦理論沒有產生類似的測試？
公噸：所以我認為這又回到了我們在哪裡可以找到引力和粒子物理統一理論的問題。我們需要研究的兩個關鍵領域首先是非常早期的宇宙－十的負30秒[次方]－其次是宇宙的表面和內部。。
現有的理論已經很好地描述了宇宙的大部分內容，因此現在獲得實驗證據變得更加困難。但我也認為重要的是要記住，在他寫下它之後，人們幾乎立即意識到愛因斯坦的理論預測了。但由於它們造成的影響很小，很難被發現，所以直到 100 年後才被發現。
BT：一些弦理論家指出，為了證明弦的存在，我們需要建造一個星系大小或更大的粒子加速器。我們真的有那麼遠嗎？或者我們可以更聰明地看待我們的目光嗎？
公噸：是的，我認為這與我們在測試方面的聰明程度有關，因為顯然沒有人會建造那麼大的粒子加速器。
28 年前，當我還是學生時，人們不會相信我們能夠達到[我們有]。因此，我們不應該尋求透過粒子對撞機來做到這一點，我們應該關注宇宙本身，因為它已經為我們進行了這些[粒子]碰撞。
在未來幾十年內，我們將獲得越來越多有關黑洞相互碰撞的資訊。這真是一個戲劇性的現象。 LIGO [雷射干涉儀重力波天文台] 觀測到的兩個黑洞之間的碰撞 探測器（並且為此）釋放的能量是太陽總能量的三倍——不是一分鐘或一天通過我們的能量，而是全部能量。
隨著我們開始獲得越來越多的這些合併的數據，並對它們進行更詳細的成像，這就是我們尋找有趣的新物理的方式。
英國電信：而且，隨著[雷射干涉儀空間天線]，重力波探測器將變得更加靈敏。這會幫助我們更好地研究合併嗎？
公噸：LISA 對早期宇宙產生的重力波更加敏感。使用 LIGO，您將看不到它們，因為它們的波長不正確。所以這會很有趣。
麗莎還將看到更多關於星系中心超重黑洞的細節。這些與最初形成星系的種子有關。同樣，它將為我們提供更多資訊。
BT：除了黑洞之外，你提到早期宇宙中也可能存在跡象。我們可以在那裡尋找什麼？
公噸：好吧，人們希望在已經以非常高的精度成像的宇宙微波背景中，可能存在一些弦理論效應確鑿的訊號。
事實似乎並非如此。根據弦理論，某些特徵可能來自於某些族中存在的粒子。他們計算了這些結果，發現這些影響可能太小而無法在微波背景中看到。
但還有其他觀察宇宙論的方法——微波背景只是一個快照，一個時刻。人們對測量其他事物感興趣。您可以多次測量 21 公分宇宙學（紅移原子氫的 21 公分線）。這不僅僅是一個快照，它就像一部電影。這可能包含更多信息，讓我們確定下一代實驗。
BT：您的研究有一部分是研究黑洞的行為與量子電腦有何相似之處。對於外行人來說，這似乎是一個巨大的概念飛躍。兩者是如何連結的？
公噸：其工作原理的細節當然仍在研究中。但黑洞的行為就像一個很有效率的。如果你向其中扔一些東西，該物體就會儲存在黑洞內，就像儲存在量子電腦的硬碟上一樣。黑洞的蒸發類似量子計算過程。
人們應該將黑洞的表面視為量子電腦的智慧磁碟。人們發現這很難概念化，因為我們已經習慣將電腦硬碟視為扁平物體，我們不想將它們視為大的球形物體。但實際上只是認為您正在該表面上儲存資訊。而且，當我將一些東西扔進黑洞時，它實際上會被印在硬碟上。就像做手術一樣。
BT：所以如果有人掉進黑洞，他們會被拉長直到撕裂，然後他們會被那些量子位元歸檔？
公噸：是的，沒錯。
BT：這是一種獨特的方式。我們之前透過重力波探測器觸及了這一點，但是我們需要多長時間才能在這一切的實驗方面取得一些根本性進展？
公噸：我認為這取決於你是否想要整個理論確鑿的證據，或者你是否想要探索它的各個方面。
當然，人們所做的實驗揭示了一些你沒有想到的事情，例如黑洞作為量子電腦的行為。在全像術中，黑洞是用沒有引力的理論來描述的。您實際上可以在實驗室中模擬這些。
在更大的問題上，比如說我們想知道弦理論額外維度的形狀，我們可以做實驗的時間尺度顯然更長。但我認為理論家有責任在這一點上變得聰明起來。
我也將它與我們擁有的大理論聯繫起來，例如宇宙常數或暗能量。如果你最終可以說弦理論預測了諸如暗能量之類的東西，那麼我們可以透過它來預測弦理論嗎？因為我們對暗能量沒有其他解釋。
我很謹慎，我認為人們不應該過度承諾。但我認為，僅僅因為你無法透過實驗測量它，並不意味著人們無法研究它。
BT：假設我們明天醒來，有確切的證據顯示弦理論是錯的。您認為還有其他令人信服的替代理論嗎？或者它真的是主導者嗎？
公噸：弦理論是基礎物理學思想的集合。我認為不太可能有確鑿證據表明所有這些都是錯誤的。它會說它的某些方面是錯誤的，然後你專注於剩下的部分。
我認為從各個不同方向探索想法非常重要。但至於量子重力的替代理論，還沒有真正的競爭對手。
編者註：為了清楚起見，本次訪談經過編輯精簡。
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