弦理论是万有理论中最著名的候选者——一个可以融合微小世界的数学框架，如，以及非常大的，正如阿尔伯特·爱因斯坦所描述的那样。
到目前为止，这两种理论并不一致，问题来自于。试图整合重力（在小尺度上较弱，而其他三种基本力较强）假设宇宙是由微小的一维弦组成，它们的振动产生我们看到的粒子。
问题在于弦理论的许多预测，例如存在巨大的，还有我们住的那个从宇宙边缘投射出来的，迄今为止仍然顽固地无法测试。这导致该理论的主要批评者彼得·沃伊特（Peter Woit）指责该理论“甚至没有错”。
但他的描述公平吗？为了讨论弦理论、它对我们宇宙的影响、它可以在哪里进行测试，以及它对数学和科学已经做出的贡献，我们坐下来玛丽卡·泰勒在光是如何进入的伦敦的节日。泰勒是英国伯明翰大学副校长兼工程与物理科学学院院长，她的研究重点是利用弦理论和黑洞观测来建立量子引力理论。她是这样说的：
本·特纳： 什么是弦理论以及为什么它很重要？
玛丽卡·泰勒：弦理论是一种统一所有自然力的理论，使我们能够描述重力。
为什么这很重要？嗯，我的意思是，首先，你可以说人类自古以来就一直在试图描述我们周围的自然世界。这就是促使人们从早期开始写下对自然世界的描述的原因。从某种意义上说，这是最终的一步，万有理论。
所以这是人类的好奇心推动的。但有很多观察结果和物理现象，我们无法用现有的理论来解释。这促使我们创造一个解释一切的终极理论。
BT：那么弦理论的关键假设是什么？它与广义相对论有何不同？
公吨：我们的一个基本假设是，该理论需要简化为[它们应用的]领域中已知的、成功的理论。因此，它必须简化为爱因斯坦的理论，因为爱因斯坦的理论确实有效。
但在更基本的层面上，我认为一些假设是，这是一个可以预测时间演化的理论。因此，如果你知道宇宙在某个时刻的状态，那么这应该唯一地确定宇宙在以后某个时刻的状态。
除此之外，很难描述弦理论，因为从某种意义上来说，它不仅仅是一种理论——它实际上是一种景观。因此，在某些情况下，您可能会根据弦的实际行为来堆积假设。基本假设是每个粒子实际上都是一根小弦，并且在不同的激励下，[这些弦的]环对应于不同的粒子。
BT：为什么有这么多不同的弦理论？
公吨：这是因为看待同一个物理现象有不同的方式。在过去的 20 到 30 年里，你经常会听到“二元性”这个词[在这个领域]。这个词反映了这样一个事实：同一物理现象有不同的描述。
我们曾经认为重力和粒子物理学在概念上确实不同。现在我们看到，实际上，您可能会遇到相同类型的现象，根据问题的规模和您正在考虑的时间步长，它们可以互换。
BT：在发表广义相对论后不久，爱因斯坦提出对其理论的三个经典检验科学家们进行的。为什么弦理论没有产生类似的测试？
公吨：所以我认为这又回到了我们在哪里可以找到引力和粒子物理统一理论的问题。我们需要研究的两个关键领域首先是非常早期的宇宙——十的负30秒[次方]——其次是宇宙的表面和内部。。
现有的理论已经很好地描述了宇宙的大部分内容，因此现在获得实验证据变得更加困难。但我也认为重要的是要记住，在他写下它之后，人们几乎立即意识到爱因斯坦的理论预测了。但由于它们造成的影响很小，很难被发现，所以直到 100 年后才被发现。
BT：一些弦理论家指出，为了证明弦的存在，我们需要建造一个星系大小或更大的粒子加速器。我们真的有那么远吗？或者我们可以更聪明地看待我们的目光吗？
公吨：是的，我认为这与我们在测试方面的聪明程度有关，因为显然没有人会建造那么大的粒子加速器。
28 年前，当我还是一名学生时，人们不会相信我们能够达到[我们有]。因此，我们不应该寻求通过粒子对撞机来做到这一点，我们应该关注宇宙本身，因为它已经为我们进行了这些[粒子]碰撞。
在未来几十年内，我们将获得越来越多有关黑洞相互碰撞的信息。这真是一个戏剧性的现象。 LIGO [激光干涉仪引力波天文台] 观测到的两个黑洞之间的碰撞 探测器（并且为此）释放的能量是太阳总能量的三倍——不是一分钟或一天通过我们的能量，而是全部能量。
随着我们开始获得越来越多的这些合并的数据，并对它们进行更详细的成像，这就是我们寻找有趣的新物理的方式。
英国电信：而且，随着[激光干涉仪空间天线]，引力波探测器将变得更加灵敏。这会帮助我们更好地研究合并吗？
公吨：LISA 对早期宇宙产生的引力波更加敏感。使用 LIGO，您将看不到它们，因为它们的波长不正确。所以这会很有趣。
丽莎还将看到有关星系中心超重黑洞的更多细节。这些与最初形成星系的种子有关。同样，它将为我们提供更多信息。
BT：除了黑洞之外，你提到早期宇宙中也可能存在迹象。我们可以在那里寻找什么？
公吨：好吧，人们希望在已经以非常高的精度成像的宇宙微波背景中，可能存在一些弦理论效应确凿的信号。
事实似乎并非如此。根据弦理论，某些特征可能来自于某些族中存在的粒子。他们计算了这些结果，发现这些影响可能太小而无法在微波背景中看到。
但还有其他观察宇宙学的方法——微波背景只是一个快照，一个时刻。人们对测量其他事物感兴趣。您可以多次测量 21 厘米宇宙学（红移原子氢的 21 厘米线）。这不仅仅是一个快照，它就像一部电影。这可能包含更多信息，让我们确定下一代实验。
BT：您的部分研究是研究黑洞的行为与量子计算机有何相似之处。对于外行来说，这似乎是一个巨大的概念飞跃。两者是如何联系的？
公吨：其工作原理的细节当然仍在研究中。但黑洞的行为就像一个非常高效的。如果你向其中扔一些东西，该物体就会存储在黑洞内，就像存储在量子计算机的硬盘上一样。黑洞的蒸发类似于量子计算过程。
人们应该将黑洞的表面视为量子计算机的智能磁盘。人们发现这很难概念化，因为我们已经习惯将计算机硬盘视为扁平物体，我们不想将它们视为大的球形物体。但实际上只是认为您正在该表面上存储信息。而且，当我将一些东西扔进黑洞时，它实际上会被印在硬盘上。就像做手术一样。
BT：所以如果有人掉进黑洞，他们会被拉伸直到撕裂，然后他们会被那些量子比特归档？
公吨：是的，没错。
BT：这是一种独特的方式。我们之前通过引力波探测器触及了这一点，但是我们需要多长时间才能在这一切的实验方面取得一些根本性进展？
公吨：我认为这取决于你是否想要整个理论确凿的证据，或者你是否想要探索它的各个方面。
当然，人们所做的实验揭示了一些你没有想到的事情，例如黑洞作为量子计算机的行为方式。在全息术中，黑洞是用没有引力的理论来描述的。您实际上可以在实验室中模拟这些。
在更大的问题上，比如说我们想知道弦理论额外维度的形状，我们可以做实验的时间尺度显然更长。但我认为理论家有责任在这一点上变得聪明起来。
我还将它与我们拥有的大理论联系起来，例如宇宙常数或暗能量。如果你最终可以说弦理论预测了诸如暗能量之类的东西，那么我们可以通过它来预测弦理论吗？因为我们对暗能量没有其他解释。
我很谨慎，我认为人们不应该过度承诺。但我认为，仅仅因为你无法通过实验测量它，并不意味着人们无法研究它。
BT：假设我们明天醒来，有确凿的证据表明弦理论是错误的。您认为还有其他令人信服的替代理论吗？或者它真的是主导者吗？
公吨：弦理论是基础物理学思想的集合。我认为不太可能有确凿证据表明所有这些都是错误的。它会说它的某些方面是错误的，然后你专注于剩下的部分。
我认为从各个不同方向探索想法非常重要。但至于量子引力的替代理论，还没有真正的竞争对手。
编者注：为了清晰起见，本次采访经过编辑和精简。
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