□作者: 克利夫•伯吉斯　費爾南多•克韋多

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　　盡管弦論以“弦”為名，但弦論並不僅僅是關于弦的理論，還包括另一種被稱為狄利克雷膜（Dirichlet brane）的物體，簡稱D膜（D-brane）。D膜是漂浮在空間中的巨大的“表面”。它們就像光滑的捕蠅紙︰開弦的端點可以在D膜上移動，但是不能離開D膜。電子、質子這樣的亞原子粒子可能就是粘在D膜上的開弦。只有少數幾種其他粒子，比如引力子（graviton，傳播引力的粒子），可以在額外維度中自由移動，它們必須是閉弦。這種差異為我們提供了看不到額外維度的另一條理由︰我們的實驗設備可能都是由被粘在膜上的粒子構成的。如果確實如此的話，未來的設備也許可以用引力子來探測額外的維度。
　　D膜的空間維數可以任意取值，最高是九維。零維的D膜 （D0膜）是一種特殊的粒子，D1膜是一種特殊的弦（與弦論中最基本的那種弦不同），D2膜是一種薄膜狀或牆壁狀的物體，D3膜則是具有長、寬、高的三維物體，以此類推。我們能夠觀測到的整個宇宙可能就束縛在一張D3膜上——我們稱之為膜世界（brane world）。也許其他的地方還飄浮著其他的膜世界，對于束縛在膜上的物質來說，一張膜就是一個宇宙。膜可以在額外維度中運動，因此它們的行為就像粒子一樣，可以運動、踫撞、湮滅，甚至構成一個“行星系統”，讓一張膜繞著另一張膜旋轉。
　　盡管這些概念听起來很刺激，但它們必須面對實驗的嚴格檢驗。在這方面，弦論很令人失望，因為盡管已經研究了20多年，目前仍然沒有任何實驗能夠檢驗弦論。科學家一直想從弦論中得出一個預言，只要用實驗檢驗這個預言，就能明確告訴我們世界是否由弦構成。然而事實證明，想找到這樣的確鑿證據非常困難。就連日內瓦附近歐洲核物理研究中心（CERN）即將建造完成的大型強子對撞機（Large Hadron Collider，縮寫為LHC），可能也沒有足夠的威力來檢驗弦論。
　　
　　感知隱藏的空間維度
　　
　　雖然無法進入額外的空間維度，但弦論提供了足夠多的標量場，能讓我們間接感知額外維度的存在。這些標量場的能量有可能驅使膜世界發生暴漲。
　　讓我們回到暴漲理論。如果暴漲發生時能量足夠高，弦論效應十分顯著的話，暴漲也許就能提供一種檢驗弦論的方法——這正是弦論專家孜孜以求的目標。過去幾年來，物理學家開始研究弦論能不能解釋暴漲。遺憾的是，這件事情說起來容易做起來難。
　　
　　
　　更具體地講，物理學家正在檢驗弦論預言的標量場能不能具備如下兩個性質︰第一，標量場的勢能必須很大，是正值，而且近乎常數，這樣才能驅動暴漲的發生；第二，標量場的勢能必須能夠突然轉化為動能，才能使暴漲結束。
　　弦論的一個好處是，弦論中從來也不缺少標量場。對于我們這些被囚禁于三維空間的人來說，這些標量場無疑是一種安慰獎︰盡管我們不能進入額外維度，但我們仍能以標量場的形式，間接感知額外維度。這就好比乘坐一架被遮住了所有窗戶的飛機，雖然我們看不到第三個維度（高度），但是可以通過耳膜的不適感受到第三維產生的效應。在這個例子里，氣壓（這是一種標量場）的變化是感知飛機飛行高度的間接途徑。
　　氣壓代表著我們頭上大氣的重量，弦論中的標量場又代表什麼呢？在弦論中，一些標量場代表不可見空間維度的大小或形狀。用數學上的幾何術語來說，這些標量場被稱作模場（moduli field）。其他一些標量場代表膜世界之間的距離。舉例來說，如果我們所在的D3膜接近另一張D3膜，由于D3膜凹凸不平，在三維空間的不同地點，兩張膜之間的距離就會稍有不同。假設加拿大多倫多的物理學家測得一個標量場的數值為1，而英國劍橋的物理學家測得數值為2，他們就能得出結論，劍橋到相鄰D3膜的距離是多倫多的兩倍。
　　把兩張膜推到一起，或扭曲額外維度的空間，都需要消耗能量，這些都可以用標量場來描述。這些能量也許會導致膜的暴漲，這種機制最早是在1998年，由美國紐約大學的格奧爾基•德瓦利（Georgi Dvali）和美國康奈爾大學的戴自海（Henry S.-H. Tye）共同提出的。但是，對各種標量場的初步計算都讓人氣餒︰它們的能量密度非常低，根本不足以驅動暴漲。這些標量場描述的更像是一列停靠在鐵軌上一動不動的火車，而不是一列在斜坡上緩緩滑行的過山車。