一些物理學家認為，弦理論的問題在於它創造了太多的宇宙。它預測的不是一個，而是大約 10500 個時空版本，每個版本都有其自身的物理定律。但是，在如此多的宇宙擺在桌面上時，該理論如何解釋為什麼我們的宇宙具有現在的特徵？
現在，一些理論家認為，如果我們要讓它們擁有穩定的暗能量（據說是加速宇宙膨脹的力），那麼大多數（如果不是全部）宇宙實際上是被禁止的。對於某些人來說，消除如此多的可能宇宙不是缺點，而是弦理論向前邁出的重要一步，為做出可檢驗的預測提供了新的希望。但其他人則表示，多元宇宙將繼續存在，而所有這些宇宙提出的問題根本不是問題。
這場辯論是 2018 年夏季在日本舉行的弦理論會議 Strings 2018 的熱門話題。“這真的是一個新事物，它引發了該領域內的爭議，”瑞典烏普薩拉大學的物理學家烏爾夫·丹尼爾森說。這場對話的中心是 2018 年 6 月釋出在預印本伺服器 arXiv 上的一對論文，目標是所謂的弦理論景觀——從弦理論方程的許多不同解中產生的難以理解的潛在宇宙數量，這些解產生了我們自身宇宙的成分，包括暗能量。但論文認為，迄今為止發現的大多數解在數學上是不一致的，因此它們不在景觀中，而是在實際上無法存在的宇宙的所謂沼澤地中。科學家們多年來都知道許多解必然會落入這個沼澤地，但大多數，甚至可能所有景觀解都可能存在於那裡的想法將是一個重大變化。事實上，哈佛大學物理學家庫姆倫·瓦法說，從理論上講，可能根本不可能找到包含穩定暗能量的弦理論的有效解，他是這兩篇論文的主要作者。
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迷失在多元宇宙中
弦理論試圖透過增加額外的時空維度並將粒子視為微小的振動環來描述單一“萬物理論”下的整個宇宙。許多弦理論家認為，它仍然是追求阿爾伯特·愛因斯坦將他的廣義相對論與相互衝突的微觀量子力學世界統一起來的夢想的最有希望的方向。然而，弦理論景觀的概念，即預測的不僅僅是一個宇宙而是許多宇宙，讓一些物理學家感到反感。“如果真的是景觀，在我看來，這對該理論來說是致命的，因為它失去了所有的預測價值，”普林斯頓大學物理學家保羅·斯坦哈特說，他與最近的一篇論文合作。“字面意義上來說，一切皆有可能。” 對於斯坦哈特和其他人來說，新發現的暗能量問題為弦理論提供了一條出路。“這個擁有巨大多元宇宙的圖景可能在數學上是錯誤的，”丹尼爾森說。“矛盾的是，這使得事情變得更加有趣，因為這意味著弦理論比我們想象的更具預測性。”
芝加哥大學的薩夫迪普·塞蒂等一些弦理論家歡迎現在正在發生的重新評估。“我認為這令人興奮，”他說。“長期以來，我一直是景觀的懷疑論者。我真的很高興看到正規化從我們擁有這組經過驗證的解決方案的信念中轉變出來。” 但並非所有人都認同景觀實際上屬於沼澤地的論點——尤其是最初在 2003 年建立最早版本的景觀的研究團隊，該團隊以科學家姓氏的首字母 KKLT 命名。“我認為提出這些猜想並檢查可能發生的其他事情是非常健康的，但我沒有看到任何理論或實驗理由來非常認真地對待這樣的猜想，”斯坦福大學的 KKLT 成員沙米特·卡奇魯說。同樣，斯坦福大學物理學家伊娃·西爾弗斯坦也幫助構建了早期的景觀模型，她也懷疑瓦法及其同事的論點。“我認為 KKLT 使用的成分以及他們將它們組合在一起的方式是完全有效的，”她說。普林斯頓高等研究院的理論家胡安·馬爾達西那表示，他仍然支援具有穩定暗能量的弦理論宇宙的觀點。
許多理論家對弦理論多元宇宙非常滿意。“如果這個景觀圖景是正確的，那麼我們所在的宇宙部分與多元宇宙相比，就像我們太陽系在宇宙中一樣，”卡奇魯說。他補充說，這是一件好事。約翰內斯·開普勒最初試圖找到地球與太陽之間的距離的根本原因。但現在我們知道太陽只是銀河系中數十億顆恆星之一，每顆恆星都有自己的行星，而地日距離只是一個隨機數，而不是某些深刻的數學原理的結果。同樣，如果宇宙是多元宇宙中數萬億個宇宙之一，那麼我們宇宙的特定引數也同樣是隨機的。這些數字似乎經過完美微調以創造一個宜居宇宙的事實是一種選擇效應——人類當然會發現自己身處多元宇宙中罕見的角落之一，在那裡他們有可能進化出來。
加速膨脹的宇宙
如果弦理論確實無法容納穩定的暗能量，那可能是懷疑弦理論的一個理由。但對於瓦法來說，這是懷疑暗能量的理由——也就是說，暗能量以其最流行的形式存在，稱為宇宙常數。這個想法起源於 1917 年的愛因斯坦，並在 1998 年天文學家發現時重新被提出，不僅時空正在膨脹——膨脹速度還在加快。宇宙常數將是空間真空中的一種能量形式，它永遠不會改變，並且抵消了引力的向內拉力。但這並不是加速膨脹宇宙的唯一可能解釋。另一種選擇是“quintessence”（精質），一種瀰漫在時空中的場，它可以演化。“無論是否可以在弦理論中實現穩定的暗能量，事實證明，讓暗能量隨時間變化的想法實際上在弦理論中更自然，”瓦法說。“如果是這種情況，那麼人們可以通過當前正在進行的物理觀測來測量暗能量的滑動。”
到目前為止，所有天體物理學證據都支援宇宙常數的觀點，但在測量中存在一些迴旋餘地。即將到來的實驗，例如歐洲的歐幾里得空間望遠鏡、NASA 的廣域紅外巡天望遠鏡 (WFIRST) 和在沙漠中建造的智利西蒙斯天文臺，將尋找暗能量在過去是否比現在更強或更弱的跡象。“有趣的是，我們已經達到了開始對 [宇宙常數理論] 施加壓力的靈敏度水平。” 斯坦哈特說。“我們不必等待新技術進入遊戲。我們現在就在遊戲中。” 即使是瓦法提案的懷疑論者也支援考慮宇宙常數替代方案的想法。“我實際上同意 [變化的暗能量場] 是構建加速膨脹的一種簡化方法，”西爾弗斯坦說。“但我不認為現在有任何理由對暗能量做出觀測預測。”
精質並不是唯一的其他選擇。在瓦法的論文發表後，丹尼爾森和他的同事提出了另一種將暗能量融入弦理論的方法。在他們的設想中，我們的宇宙是在更大維度空間內膨脹的氣泡的三維表面。“這個表面內的物理學可以模仿宇宙常數的物理學，”丹尼爾森說。“這是一種與我們迄今為止的想法不同的實現暗能量的方式。”
一個美麗的理論
最終，弦理論中正在進行的辯論集中在一個深刻的問題上：物理學的意義是什麼？一個好的理論應該能夠解釋我們周圍宇宙的特殊特徵，還是要求太高了？當一個理論與我們認為宇宙運作的方式相沖突時，我們是放棄理論還是放棄我們認為我們知道的東西？
弦理論對許多科學家來說非常有吸引力，因為它“美麗”——它的方程令人滿意，並且它提出的解釋很優雅。但到目前為止，它缺乏任何實驗證據支援它——更糟糕的是，缺乏任何收集此類證據的合理前景。然而，即使是弦理論可能無法容納我們在周圍宇宙中看到的暗能量這種說法，也無法阻止一些人。“弦理論如此豐富、美麗，並且在我們所學到的一切事物中幾乎都是正確的，以至於很難相信錯誤在於弦理論而不是我們，”塞蒂說。但也許追求美並不是找到宇宙正確理論的好方法。“數學充滿了驚人和美麗的事物，但其中大多數並沒有描述世界，”法蘭克福高等研究院的物理學家薩賓·霍森菲爾德在她最近的書《迷失在數學中：美如何誤導物理學》（Basic Books，2018）中寫道。
儘管意見分歧，但物理學家是一群友善的人，並且因他們理解宇宙的共同目標而團結在一起。景觀概念的創始人之一卡奇魯曾與景觀的批評者瓦法一起擔任他的本科生導師——兩人仍然是朋友。“他曾經問我是否願意用我的生命來打賭這些 [景觀解決方案] 存在，”卡奇魯說。“我的回答是，‘我不會用我的生命打賭，但我會用他的！’”