一些物理学家认为，弦理论的问题在于它创造了太多的宇宙。它预测的不是一个，而是大约 10500 个时空版本，每个版本都有其自身的物理定律。但是，在如此多的宇宙摆在桌面上时，该理论如何解释为什么我们的宇宙具有现在的特征？
现在，一些理论家认为，如果我们要让它们拥有稳定的暗能量（据说是加速宇宙膨胀的力），那么大多数（如果不是全部）宇宙实际上是被禁止的。对于某些人来说，消除如此多的可能宇宙不是缺点，而是弦理论向前迈出的重要一步，为做出可检验的预测提供了新的希望。但其他人则表示，多元宇宙将继续存在，而所有这些宇宙提出的问题根本不是问题。
这场辩论是 2018 年夏季在日本举行的弦理论会议 Strings 2018 的热门话题。“这真的是一个新事物，它引发了该领域内的争议，”瑞典乌普萨拉大学的物理学家乌尔夫·丹尼尔森说。这场对话的中心是 2018 年 6 月发布在预印本服务器 arXiv 上的一对论文，目标是所谓的弦理论景观——从弦理论方程的许多不同解中产生的难以理解的潜在宇宙数量，这些解产生了我们自身宇宙的成分，包括暗能量。但论文认为，迄今为止发现的大多数解在数学上是不一致的，因此它们不在景观中，而是在实际上无法存在的宇宙的所谓沼泽地中。科学家们多年来都知道许多解必然会落入这个沼泽地，但大多数，甚至可能所有景观解都可能存在于那里的想法将是一个重大变化。事实上，哈佛大学物理学家库姆伦·瓦法说，从理论上讲，可能根本不可能找到包含稳定暗能量的弦理论的有效解，他是这两篇论文的主要作者。
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迷失在多元宇宙中
弦理论试图通过增加额外的时空维度并将粒子视为微小的振动环来描述单一“万物理论”下的整个宇宙。许多弦理论家认为，它仍然是追求阿尔伯特·爱因斯坦将他的广义相对论与相互冲突的微观量子力学世界统一起来的梦想的最有希望的方向。然而，弦理论景观的概念，即预测的不仅仅是一个宇宙而是许多宇宙，让一些物理学家感到反感。“如果真的是景观，在我看来，这对该理论来说是致命的，因为它失去了所有的预测价值，”普林斯顿大学物理学家保罗·斯坦哈特说，他与最近的一篇论文合作。“字面意义上来说，一切皆有可能。” 对于斯坦哈特和其他人来说，新发现的暗能量问题为弦理论提供了一条出路。“这个拥有巨大多元宇宙的图景可能在数学上是错误的，”丹尼尔森说。“矛盾的是，这使得事情变得更加有趣，因为这意味着弦理论比我们想象的更具预测性。”
芝加哥大学的萨夫迪普·塞蒂等一些弦理论家欢迎现在正在发生的重新评估。“我认为这令人兴奋，”他说。“长期以来，我一直是景观的怀疑论者。我真的很高兴看到范式从我们拥有这组经过验证的解决方案的信念中转变出来。” 但并非所有人都认同景观实际上属于沼泽地的论点——尤其是最初在 2003 年建立最早版本的景观的研究团队，该团队以科学家姓氏的首字母 KKLT 命名。“我认为提出这些猜想并检查可能发生的其他事情是非常健康的，但我没有看到任何理论或实验理由来非常认真地对待这样的猜想，”斯坦福大学的 KKLT 成员沙米特·卡奇鲁说。同样，斯坦福大学物理学家伊娃·西尔弗斯坦也帮助构建了早期的景观模型，她也怀疑瓦法及其同事的论点。“我认为 KKLT 使用的成分以及他们将它们组合在一起的方式是完全有效的，”她说。普林斯顿高等研究院的理论家胡安·马尔达西那表示，他仍然支持具有稳定暗能量的弦理论宇宙的观点。
许多理论家对弦理论多元宇宙非常满意。“如果这个景观图景是正确的，那么我们所在的宇宙部分与多元宇宙相比，就像我们太阳系在宇宙中一样，”卡奇鲁说。他补充说，这是一件好事。约翰内斯·开普勒最初试图找到地球与太阳之间的距离的根本原因。但现在我们知道太阳只是银河系中数十亿颗恒星之一，每颗恒星都有自己的行星，而地日距离只是一个随机数，而不是某些深刻的数学原理的结果。同样，如果宇宙是多元宇宙中数万亿个宇宙之一，那么我们宇宙的特定参数也同样是随机的。这些数字似乎经过完美微调以创造一个宜居宇宙的事实是一种选择效应——人类当然会发现自己身处多元宇宙中罕见的角落之一，在那里他们有可能进化出来。
加速膨胀的宇宙
如果弦理论确实无法容纳稳定的暗能量，那可能是怀疑弦理论的一个理由。但对于瓦法来说，这是怀疑暗能量的理由——也就是说，暗能量以其最流行的形式存在，称为宇宙常数。这个想法起源于 1917 年的爱因斯坦，并在 1998 年天文学家发现时重新被提出，不仅时空正在膨胀——膨胀速度还在加快。宇宙常数将是空间真空中的一种能量形式，它永远不会改变，并且抵消了引力的向内拉力。但这并不是加速膨胀宇宙的唯一可能解释。另一种选择是“quintessence”（精质），一种弥漫在时空中的场，它可以演化。“无论是否可以在弦理论中实现稳定的暗能量，事实证明，让暗能量随时间变化的想法实际上在弦理论中更自然，”瓦法说。“如果是这种情况，那么人们可以通过当前正在进行的物理观测来测量暗能量的滑动。”
到目前为止，所有天体物理学证据都支持宇宙常数的观点，但在测量中存在一些回旋余地。即将到来的实验，例如欧洲的欧几里得空间望远镜、NASA 的广域红外巡天望远镜 (WFIRST) 和在沙漠中建造的智利西蒙斯天文台，将寻找暗能量在过去是否比现在更强或更弱的迹象。“有趣的是，我们已经达到了开始对 [宇宙常数理论] 施加压力的灵敏度水平。” 斯坦哈特说。“我们不必等待新技术进入游戏。我们现在就在游戏中。” 即使是瓦法提案的怀疑论者也支持考虑宇宙常数替代方案的想法。“我实际上同意 [变化的暗能量场] 是构建加速膨胀的一种简化方法，”西尔弗斯坦说。“但我不认为现在有任何理由对暗能量做出观测预测。”
精质并不是唯一的其他选择。在瓦法的论文发表后，丹尼尔森和他的同事提出了另一种将暗能量融入弦理论的方法。在他们的设想中，我们的宇宙是在更大维度空间内膨胀的气泡的三维表面。“这个表面内的物理学可以模仿宇宙常数的物理学，”丹尼尔森说。“这是一种与我们迄今为止的想法不同的实现暗能量的方式。”
一个美丽的理论
最终，弦理论中正在进行的辩论集中在一个深刻的问题上：物理学的意义是什么？一个好的理论应该能够解释我们周围宇宙的特殊特征，还是要求太高了？当一个理论与我们认为宇宙运作的方式相冲突时，我们是放弃理论还是放弃我们认为我们知道的东西？
弦理论对许多科学家来说非常有吸引力，因为它“美丽”——它的方程令人满意，并且它提出的解释很优雅。但到目前为止，它缺乏任何实验证据支持它——更糟糕的是，缺乏任何收集此类证据的合理前景。然而，即使是弦理论可能无法容纳我们在周围宇宙中看到的暗能量这种说法，也无法阻止一些人。“弦理论如此丰富、美丽，并且在我们所学到的一切事物中几乎都是正确的，以至于很难相信错误在于弦理论而不是我们，”塞蒂说。但也许追求美并不是找到宇宙正确理论的好方法。“数学充满了惊人和美丽的事物，但其中大多数并没有描述世界，”法兰克福高等研究院的物理学家萨宾·霍森菲尔德在她最近的书《迷失在数学中：美如何误导物理学》（Basic Books，2018）中写道。
尽管意见分歧，但物理学家是一群友善的人，并且因他们理解宇宙的共同目标而团结在一起。景观概念的创始人之一卡奇鲁曾与景观的批评者瓦法一起担任他的本科生导师——两人仍然是朋友。“他曾经问我是否愿意用我的生命来打赌这些 [景观解决方案] 存在，”卡奇鲁说。“我的回答是，‘我不会用我的生命打赌，但我会用他的！’”