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宇宙 · 第三十二节

《宇宙》第三十二节

本节讨论宇宙学常数(暗能量)问题及其引发的理论困境。作者指出,所有观测数据都与暗能量是常数的预言相符,但这种相符无法证伪,等于什么也没说。

本节讨论宇宙学常数(暗能量)问题及其引发的理论困境。作者指出,所有观测数据都与暗能量是常数的预言相符,但这种相符无法证伪,等于什么也没说。量子力学与狭义相对论表明真空含有虚粒子因而具有能量,费曼等人的计算使理论与实验吻合极好,但由此算出的真空能比观测上限大120个量级,是物理学最糟糕的预言;理论要求真空能恰好为零,实际却不为零,这是20世纪后半叶最深的谜题。若暗能量随时间变化,即可断定它并非真空能,从而绕开量子引力难题;但观测始终显示它是常数,只能寄望于新理论的提出。

因真空能取值看似无理,一些物理学家转向人择原理和多重宇宙,认为基本常数是环境偶然的产物,如同宇宙自然选择。作者质疑多重宇宙和弦理论是否算科学:弦理论至今无法给出可证伪的预言,"景观"概念只能产出建议性论点,真正的进步仍需有力的新想法。他更看好实验进展,如引力波测量和对小尺度牛顿力学(额外维度假说)的精密检验,后者尚无偏离牛顿理论的证据。基础物理学正处在十字路口:观测证实宇宙行为反常却不明其因,理论复杂却无突破口。

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