2018年10月11日 星期四

《火星時代》等書的閱讀與備忘

《火星時代》、《恆星與行星的誕生》( The Birth of Stars and Planets)、《視覺之旅》(Deep Space)、《丘成桐談空間的內在形狀》(The Shape of Inner Space) 等書備忘







我覺得火星學將來遲早會成為一門顯學。

在書店找到有拆封可以翻閱的,看了內容確定不是影集的劇本(如果只是劇本我就沒興趣了。書中只有偶爾以分隔的文字框帶到情節摘要),才去收了本二手的,讀完覺得值得一看。裡面介紹現實世界各領域近一二十年來為人類登陸火星的準備,包括在地球上幾個偏僻角落模擬與世隔絕的火星環境的人員訓練,以及研發能運用火星在地資源轉換為登陸人員可用的飲水、能源與建築材料等科技,及先將無人機具運送至火星甚至以層積製造法先行製作生活艙等計劃,以及以後在火星長居可能會遇到的種種問題。
人類踏上火星應是遲早的事了。


目前所有與登陸火星相關的科技研發幾乎都圍繞著「就地資源利用(in situ resource utilization , ISRU)」這個中心思想,因為若要倚靠從地球帶過去的資源或不斷從地球補給,然後節儉使用,運送上耗費的資源將相當龐大不切實際。再論,若人類想定居在火星上,遲早都是要設法就地取材,研發出火星環境下的生活科技。



就人類至今對火星的探索得知,除了有地下冰/永凍土、水合礦物外地,火星地下極可能有液態水(鹽水)存在,在包括Coprates Chasma (在水手峽谷裡)的一些地方,探測器都拍到一種叫「季節性斜坡紋線(recurring slope lineae - RSL) 」的特徵,這是火星某些斜坡地形上會隨著季節更迭而出現與消失的,類似液體流過的紋路,科學家判讀這表示火星上可能有間歇性流動的液態水,且可能是鹽水,可使本身的凝固點下降。

火星大氣有95%的二氧化碳也是可以利用,此外,也曾在火星探測到過氯酸鹽(2008鳳凰號於火星北極,2012 好奇號於Gale Crater),過氯酸鹽雖對人類有害,但地球上有微生物便是以過氯酸鹽作為能量來源,牠們靠高度氧化的氯維生,把氯降解成氯化物,攝取此過程中產生的能量。此外,它也是煙火工業重要原料,而過氯酸銨是固體火箭的成分之一。

種種跡象顯示,火星上不缺資源,重點在於我們要開發出就地攫取這些資源與利用的,包括生物化學法等方式,利用火星的資源來製造推進器、輻射屏障、冷卻熱系統、生產食物、飲用水等等。事實上,我們的確已經有所進展,目前NASA 裡已經有一套「火星原地氧資源利用實驗(Mars oxygen in situ resource utilization experiment - MIXIE)」,此設備拷貝了植物將二氧化碳轉化為氧的產氧光合作用,預計將在2020年的火星探測車上使用它。另外,在實驗室中,研究者已用模擬的火星土壤種出了番茄及他種植物

火星上所需要的資源開採技術以及種種生活所需,正驅動著科學與工程間的長期合作,譬如無重力3D 列印(積層製造),積層製造已在國際太空站使用。

可以運用積層製造的,如小型住艙,地下居住艙可能是登陸火星的太空人一開始可能使用的居住方式,2015年NASA 與國家積層製造創新研究所曾舉辦了為火星等深空任務設計3D列印居住的房子,共有165件參賽(第一名火星冰屋)。

此外,模擬火星環境的種種實驗早已在國際間、政府或私人機構裡如火如荼的展開。譬如設置在南極的英國的哈雷研究站,以及歐洲太空總署正使用中的,由義大利與法國營運的協和研究站(白色火星)。另外在北極,德文島有美國太空總署的「霍頓火星計劃」,火星學會(Mars Society)此美國科羅拉多洲的私人機構的「模擬火星研究站」計劃也在這裡。還有,在夏威夷有自2012 年美國航太總署的人類研究計劃開始資助的「夏威夷太空探索仿真與模擬計劃 HI-SEAS」研究。


研究地球上極端生命或許帶給我們偵測火星生命的一些啟發與方向,這些生存於地球上的極端惡劣環境中的生物,書中介紹到譬如科學家於南極冰層下0.8km 找到的微生物,又譬如一些硫磺色的地衣(真菌和藻類或藍綠菌共生),曾通過模擬火星的試驗。又,木蛙(wood frog),牠可以反覆進入凍結狀態,體內器官完全停止運作,而有類似特性的,還有像是水熊蟲有隱生性(cryptobiosis),面對極端的熱、冷、氣壓或輻射時,可以變乾或凍結而不死。

書的尾聲介紹各國對於探測火星的看法與準備,另也討論了國際間(尤其是美國)關於究竟應以登陸火星為當前太空探索的首要目標,或者應先以設置月球村或繞月基地等前哨實驗站,讓更多國家可以參與這個月球村,一起在月球上進行為將來登陸火星的實驗。兩者間都有支持者。問題之一包括現有的資源是否足夠在近期同時執行兩個計劃。而美國的政策圈普遍共識要在2030年代把美國太空人送上火星。對著陸點的要求、篩選條件是周圍需至少直徑100公里以上的探測區域,此著陸點需在南北緯50度之間。NASA 則訂下任何探勘區域皆需有至少90公頓水,以應付人類在火星上生活15年的篩選條件。







我覺得這本是很有意思有很豐富的天文學書,可惜台灣這類的書翻譯的不多,只能買簡體的,不過看習慣了也還好,只是有些專有名詞的用法不太一樣。
自從哈伯拍到星周盤以及從年輕恆星發出的偶極/HH噴流 (Herbig-Haro object),為了研究恆星、星周盤誕生之初那些(相較下)仍算是低溫的,或被厚厚雲氣塵埃遮蔽的地方,天體的研究似乎進入了遠紅外與次毫米(亞毫米)的世代,我覺得這是一個非常迷人的領域(不再只是赫羅圖與分類。事實上這本書只有在書末註釋的地方才出現赫羅圖,主要說明其中的林忠四郎跡程與亨耶跡程)。

書末註釋幾乎於是一本小型的天文字典,解釋相當詳盡。

這本書是討論有關恆星的所有事,關於我們的銀河系、恆星與行星誕生與演化過程的探索,所以如果讀者曾經仰望星空 ,尤其若曾自己尋星或用攝影的方式大致巡天過所有四季涵蓋的星空(在自己所在地可見的範圍),那麼讀者應該會感到這本書既親切又有趣,親切是裡面提到了許多你曾「拜訪過」的天體,有趣的事除了可見的部份(可見光波斷 即VIS ,400-700nm)之外,那裡正發生著(或發生過)一些我們用自己的光學望遠鏡及數位相機無法看見的事情,尤其在遠紅外及次毫米波段的世界。只有次毫米才能偵測到0級源原恆星。遠紅外線僅能偵測到1級源(包著原恆星的塵埃溫度升到約凱氏30度左右)。

與一般的書不同,本書從暗星雲開始介紹起,因為這裡是孕育恆星誕生的地方。溫度一般只有凱氏十度左右,原子基本上處於靜止狀態,氫多被束縛而以氫分子的狀態成為暗星雲的主要組成。事實上冷的分子氫在任何波段都難以被偵測,但外層的氫原子會發射大量的厘米波段的輻射(2.1厘米),另外,暗星雲會混著少量的一氧化碳,它在毫米波段有明亮的發射線(2.6毫米)。書中告訴我們雖然分子雲混雜的塵埃僅佔其1%質量,但這些塵埃便足以吸收大量星光而使其黑暗。在毫米波段觀測暗星雲常發現其包含一或多個密度大的核。

原來,我們熟悉的北美洲、鵜鶘星雲的纖維結構原來可能由磁場造成。原來那些一團一團的暗星雲原來叫博克球,獵戶座的巴那德環只是更大的一個直達波江座邊緣,叫獵戶斗篷的巨型汽泡(玫瑰星雲也是個巨大汽泡)的一小區域。在一千伍百萬年前從獵戶座腰帶西北端開始,包括獵戶座A,B星雲的巨型汽泡(玫瑰星雲也是個巨大汽泡)的一小區域。在一千伍百萬年前從獵戶座腰帶西北端開始,包括獵戶座A,NGC1977,M43,NGC2024,NGC1981等等誕生了許多恆星,書上指出獵戶座這個巨大分子雲複合體在近一千萬年內產生了成千上萬顆恆星,而且還在進行中,如果我們用8”吋鏡放大四百倍向M42獵戶座大星雲的中央年輕的四合星星團方向望過去,我們便會驚訝那裡的濃密立體的壯觀雲氣。哈伯與超大陣列等望遠鏡告訴我們那一帶有非常多恆星周圍有著原行星盤,那裡是生命的胚胎。另外,俗稱星空調色盤的蛇夫星雲複合體,正孕育些小質量恆星。年輕恆星的星群或星團的年齡跨度通常不超過一千萬年。
能夠產生引力塌縮的星雲核的最小質量稱為金斯質量,溫度較高密度較低的星雲只能形成質量較大的恆星,溫度低而密度較高的星雲則能形成質量較低的恆星,這理論是在理想化的情緒。


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形成恆星的質量範圍:太陽的8%至100倍。
按定義,當原恆星經由“產生線”到達「主序」,就成了恆星。
在恆星誕生過程中,磁場會抵抗收縮。自轉的角動量也是個阻礙。雙極噴流或碎裂成雙星、多星系統以消除角動量是一個機制。原恆星形成噴流的機制尚待釐清。

天空中約有2/3的恆星是雙星。如天鵝座輦道增七。密近雙星-分光雙星(都卜勒),食雙星。
現近普遍接受的密近雙星的形成理論,乃是由聚星系統從隨機的運動開始,到短暫接近然後逐漸一個個拋甩開成員(通常是最小質量成員),留下一個或多個密近雙星。

關於分子外流與激波,弓形激波頂端可能見到主要由各種離子、原子的發射線,兩側因為衝擊較小,以氫分子的近紅外光為主。殼層則有一氧化碳在毫米波段發出輻射。當噴流被大質量恆星紫外光照射,它的瓣會電離,非分子成份變成也變成可見,例如三裂星雲。
金牛T型變星是低質量的幼年恆星。(有明亮的H-alpha, 此外鋰的吸收線是確定低質量恆星青年期的特徵,這吸收線並不會出現在主序星),最終會成為與太陽相似的恆星。


恆星與盤的內邊緣之間通常會有空隙,寬度為5—10個恆星半徑。乃在強烈磁場、輻射場或原恆星收縮下形成。

T型(II級源)—→獵戶FU型星反覆星爆(非H-alpha主導),盤被加熱到自行輻射。
弱線金牛T型星或III級天體,表示星周物質正在構成行星的團塊。


我們銀河系裡的百來個球狀星團年紀都很大了,大多超過一百億歲,所以我們若把在陽明山也看得到的半人馬Omega 星團放大來看所看見的是無數小質量恆星(因為小質量所以長壽)。

與這些老成的星團成強烈對比的,起源於大質量OB星協的年輕的疏散星團就顯得活躍許多,它們之間有些還在分子雲中誕生新成員,有些已在拆夥中,最後這些疏散星團會“蒸發”融入銀河的茫茫星海中。

象鼻是種通稱(大質量恆星紫外線照射著輪廓發著離子光的塵埃柱狀體,即亮環結構)而並不單只是一個NGC天體,譬如M16老鷹星雲的創生之柱。
氦的豐度超過恆星的核融合所能產生的,因此有了大爆炸理論,認為那些多出來氦是產生於大爆炸之中。
天文學家把比氦重的元素(碳、氮、氧等)皆稱為金屬。
背景輻射因為嚴重的紅移,波長拉長1000倍,已進入毫米波段。
波長越長,我們製作望遠鏡的反射面就可以粗糙一點也沒關係,所以可以做大面積較容易。
望遠鏡的能力,口徑,直接影像集光力與分解能,但因為大氣擾動,若沒有主動光學或自適應光學,那麼極限就只能到1角秒。據說自適應光學的地基望遠鏡可以和哈伯望遠鏡一樣達到0.1角秒的解析。

提到倍率的問題,作者說也因為大氣擾動,在一般的天文觀測中幾乎不用200倍以上倍率,如果是以觀察整體輪廓來說,的確很多觀測都用200倍以內,然而如果要看細部細節,200倍、300倍也不算少見,如果以8吋來說200倍的出瞳徑仍有1mm,仍算暗是舒適的範圍,對8”來說極限差不多是300、400倍,這是以出瞳徑來考量,差不多就是0.7~0.5之間,再來就非常暗,但如果是行星或很亮的天體,甚至更高倍也沒問題,我曾經用到800倍看行星。

我們的太陽系:類地行星、氣態巨行星(木星、土星)、冰態巨行星(天王、海王星)
在離太陽幾天文單位的內盤溫度達凱氏2000以上,塵埃粒子蒸發,內盤完全氣態。離越原溫度越低,再更遠處、數十至數百天文單位處,星際分子、顆粒甚至冰都存在。在如此溫度梯度的差異下凝聚,隨著與太陽的距離形成不同的化學成份,譬如矽酸鹽、鐵化合物能在較熱的內盤形成,增大到千米以上的物體只響應引力作用而不受壓力梯度影響,形成千米至一百多千米的的天體稱星子。在數千萬至一億年間星子們互撞結合成幾個行星胎。





Deep Space: Beyond the Solar System to the End of the Universe and the Beginning of Time

這本充滿豐富照片的天文學的書也很不錯,主要介紹宇宙中的各種天體。很適合作為入門書。

書一開始先介紹我們的太陽系,
然後介紹深空裡幾個主要的恆星誕生區域,包括:1獵戶座複合體,2蛇夫座複合體,3船底星雲,4老鷹星雲,5玫瑰星雲,6麥哲倫雲裡的蜘蛛星雲,因為對這些HII區域好奇我特地去查了一些光譜,發現這些區域除了H-alpha以外也發出OIII,可以利用OIII來輔助觀察,可以利用OIII的發射星雲還包括M8,M17,M20,NGC604等等。

另外,船底座的疏散星團NGC3603,赫歇爾於1834年南非之行中發現的。它是恆星誕生的嬰兒潮的代表。

三顆源自獵戶座的大質量速逃星:天鴿 mu , 御夫AE, 白羊53。

船底座星雲裡有幾十個原行星盤。
北落師門周圍塵埃環中被發現有個斑點,被懷疑可能是行星形成中。

大小麥哲倫間有稱麥哲倫流的氣體橋。

史密斯星雲(低溫氫雲)以240Km/sec 高速向銀河奔來,三千萬年後將與我們的銀河相撞。可能是過去被超新星吹出銀盤的雲氣正在回落,這也有點像原恆星誕生的過程,一些雲氣被吹開、噴出又回落。

有一些自行相當的星形成星流譬如大角星流、人馬星流等銀河系目前被發現共15條星流,可能是矮星系被銀河吞噬的遺跡,其中赫爾米星流已繞銀心好幾圈。

書中一個特點是附有漂亮的深空天體介紹,譬如一些外觀特別或活躍的星系:M100,M101,NGC1300,NGC1365, NGC1097, Arp 273, NGC3314,NGC891, M83, NGC1073, NGC2242, NGC4402, M64,NGC4038, NGC4039, NGC4676, M82, NGC524, NgC 4710, NGC3842, M87,NGC5128

漂亮的行星狀星雲:
M57, NGC 6543, NGC 7293, IC 418, Mz3, IC4406, NGC 6369, NGC 6362, NGC 5189, M27, IRAS 12419-5414, MyCn 18, NGC 2392, NGC 2346

球狀星團:
NGC7006, NGC104, M15, M13, 半人馬omega 星團(有可能是矮星系落入銀暈)

今日巨型望遠鏡皆具備自適應光學技術,以雷射,100次每秒的速度測量大氣擾動然後調整鏡片。

白矮星是類太陽恆星的塌縮核心,在自身引力下,它的碳-氧核心的壓力會增大,原子會被嚴重擠壓,原子核和電子會緊貼在一起,稱“簡併矮星”

有白矮星伴星的恆星:天狼星、南河三、波江40,銀河中還遊蕩著數百個孤立的白矮星。

書最後介紹了星系團以及宇宙論的標準模型與背景輻射。

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卡拉比-丘流形之空間可以成為詩人的遊樂場與棲息之所。我可以從中找到、創造許多詩的意象,而確實也有詩人為它寫過詩了。

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The shape of Inner Space 繁體中譯本是《丘成桐談空間的內在形狀》,看完便會明白弦論裡面都是數學,它想做的事跟廣義相對論、量子力學的標準模型一樣,都是嘗試以數學來描述我們所處所見的物理世界以及宇宙,超弦理論嘗試成為能夠一個能夠統合相對論與量子力學也就是統一所有基本力的有效理論。勿單憑看到「十維空間」(以及十一維的M理論)這個科幻影集或小說常出現的超空間的詞彙就覺得這一定是僅止於想像的陳述而已,其實不然,裡面都是很嚴肅的數學/幾何學(真的不騙你,簡直是幾何教科書,不會有外星人或幽浮出現<-後面這裡我應該加一句雖然我相信宇宙中有其他生命,原始或智慧,而超弦理論其中的一種解釋也推論出平行宇宙的可能,但其本身講的是數學)。

雖然丘成桐的書對不是數學系的人來讀應該都頗硬(至少對我來說真的蠻吃力的,我相信裡面很多術語都需要去修一門課),不過他還是介紹了一些對數學系來說可能是老生常談而我倒是第一次聽說的解題與證明觀念,譬如幾種逼近計算法,這也是超弦理論目前用到的計算法,因為超弦論目前遇到的困境(就個人粗淺認識),是合乎超對稱的六維/七維 的不同拓撲型態的數量實在太多,每一種都會解出不同的宇宙初始值(二十來個包括粒子質量或一些純數常數的,目前被認為是可微調的參數),而我們不知道是哪一個,可以求出我們所在的宇宙的初始參數,弦論者認為其中必有一個,只要選對正確的流形,就可以求出所有的標準模型的參數,我們就得到了統一理論,但問題是,我們現在甚至連這個流形數量有沒有個上限都說不準,如果這個數量有限,那麼我們用電腦來逼近終有一天會試出這個標準的度規,雖然目前缺乏好的數學工具能夠解這些六維空間牽涉的方程式,如果有無限個流形,那麼一個一個試可能要天長地久。所以要不找到或發明一個好的數學工具或等待星系等級的超級電腦,要不就證明看看這些流形是有上限的。

當方程式很複雜很難直接解出精確的值,或不知道它是否確實有解時,丘成桐在書中介紹到數學家的一種證明方法就是證明相關方程可以化成收斂的級數,而不是發散的。是收斂的就表示它最終不會無限大,可以得到一個解,只是精確到什麼程度。

另外,就如丘成桐在書中提到他證明卡拉比猜想以及其他數學家證明猜想問題的過程,他們會去尋找所有可用的數學工具,而這些被證明的猜想也有可能成爲一個新的數學工具,將被利用來證明其他的懸而未解的問題,許多問題是相關的,只要你證明了其中一個,連帶其他一些問題也就自然解開。記得書中他提到,當你手中握著一把榔頭,你有可能會把所有看到的問題都視為釘子。但我們解決問題的方法要更靈活,並不是所有零件都適合用榔頭去敲。

這種過程讓我聯想到影像處理有些地方也頗類似,譬如FlatAide這個軟體它本來的目地是要給使用者用來後製製做人工的夜空亮場背景檔,可是過程其中的一個工具是偵測與移除星點,這個工具就可以運用在星景與星野攝影的影像處理上,即使你不需要做人工平場,又譬如Registar本來主要是給星野攝影的(各張同或不同視野大小)圖檔對齊與縫接使用,不過我發現拿來疊星景的圖也很方便,即使地景上有些可能被軟體誤判的特徵,我們也可以藉由增加一道處理手續來避開這個問題。我們可以利用各種有其專長與便利的工具來煮一鍋星景湯,而不必要非得要找一種全能的軟體然後只用這個軟體來處理所有問題。


此書從數學,尤其是幾何學家的角度看弦論的發展,《優雅的宇宙》(宇宙的琴弦)那本則是從物理學家的角度描述,在弦論的發展上兩者的關係非常密切,先讀完宇宙的琴弦再來讀這本會感受到兩者間的連結,一點也不奇怪,實驗上本書作者丘成桐在弦論的發展史上佔有舉足輕重的地方。

一切就從他證明了幾何學上一個重要的問題—卡拉比猜想開始,本來丘成桐並沒有注意到這個猜想及他研究的卡拉比-丘流形與物理物質世界尤其是要解決宇宙學上的統一定律有何關係,不過1984年當弦論學者仍在尋找適合的形式時發現丘的卡拉比-丘流形的幾何特性正是他們要找的用來描述另外六維的緊致蜷縮的空間,它的特性恰好對應到標準模型,且合乎超對稱特性(超對稱讓廣義相對論能得到一個穩定的宇宙的真空態),合乎愛因斯坦方程式。

這本書裡有相當多的數學/幾何學描述(雖然沒什麼公式),相當多專業術語,可能唸數學系的會覺得很有趣,但對於我們一般讀者就頗為吃力,如果要完全了解可能要一一去學習裡面提到的數學。

前半部主要在敘述丘成桐證明卡拉比猜想的經歷,不過如果你對弦論很有興趣,那麼可以先從第六章開始看起,先跳過卡拉比猜想。雖然後面仍舊有很多數學,但即使一知半解仍是可以繼續閱讀,知道弦論經歷了哪些困難,譬如一開始的他們的模型出現四族的基本粒子,比標準模型多出一族,這部份為了要很好的吻合標準模型,他們又請丘找出了一個表現得不多又不少正是三族的卡拉比-丘流形。

1986年當弦論者計算弦論的量子場下的保角不變性(丘解釋說,若伸縮一個尺度下性質不變即是保角其中的一項)時遇到了麻煩,計算出來的結果並不符合,不過恰好的是,當時於普林斯頓作物理學博士後研究的Doron正在建立一些保角場論,發現它的場論與卡拉比-丘流形的弦傳播竟非常類似,後來他們證明可以利用這些場論,只要給定流形的形狀大小就可以計算出所有關聯函數,物理與數學又再一次相遇。

1987葛林發現了不同拓僕形態的兩個卡拉比-丘流形間的T對偶性,即鏡對稱,鏡對稱在弦論中的應用於《優雅的宇宙》一書中有詳細說明過,當半徑小到要考慮量子性質時為某些計算會變得相當複雜,這我們就可利用它的鏡對稱(半徑為其倒數)的流形計算,會簡單許多。

弦論的另一個進展是有關於黑洞信息悖論上,1996,1997幾位弦論者用卡拉比-丘空間計算黑洞熵,結果與貝肯斯坦-霍金公式相當吻合。2004年霍金承認黑洞會保存信息,霍金輻射並非隨機,雖然霍金似乎不是因為弦論而改變想法,但弦論者以自己的方式解決了黑洞問題讓這幾何構築的六維緊致(或七維)空間顯得大有可為。

卡拉比-丘流形與標準模型理論描繪的大自然如此契合,甚至比它的基本粒子還要基本,標準模型只能將各粒子的自旋、質量等當作是它的內秉性質,並不能解釋它們為何如此,但對弦論來說,這些性質乃是卡拉比-丘空間表現的稟性,可以說渾然天成地優美。標準模型無法將廣義相對論與量子論結合起來,當遇到尺度極小且質量極大時,前面這兩個理論在計算上將遭逢無法克服的阻礙,但弦論可以毫無問題的避開計算上的問題。因此標準模型的規範場論的對稱是SU(3)xSU(2)xSU(1) 僅對應到強力、弱力、電磁力,而弦論更涵蓋了標準模型沒有的,結合引力的超對稱。

如此的時空結構即是認為我們所處的時空是十維的(後來1995年威滕的M理論另加了一維,基本態為各維的“膜”不再只是弦,並且,威滕五種不同的弦論可以透過M統一起來),如果把我們四維時空中的任一點放大來看,每一點其實都是六維的卡拉比-丘流形。

不過事情並沒有就此一帆風順,

這些流形到底有多符合標準模型學界仍多有爭論。他們知道卡拉比-丘流形的度規存在但尚未能確實計算出這個度規,沒有度量質量便無法計算。目前他們只能用逼近法來估算,包括用所謂的變形(Deformation method ),從某個度量開始持續變化該度量,嘗試能收斂到希望得到的數值,其他也有學者使用其稱為離散法(discretization )的策略,但現今電腦的運算能力用在六維的卡拉比-丘流形的度量計算似乎相當吃力。但也許更大的問題是,他們已經構造出上億種拓僕類型(可能更多)的卡拉比-丘流形,他們還不知道這個數字是否有個上限,如果有無限個那是一個大問題。這個問題即是弦論的景觀問題,不同的卡拉比—丘流形將對應不同的宇宙真空態、不同的物理性質的宇宙。有些學者認真的認為我們確實擁有無限的宇宙,但也有學者猜想也許所有的卡拉比-丘流形具有某種關聯(萊德猜想),有一些學者則從非凱勒流形來尋求答案,凱勒流形的緊致化空間可能較容易計算粒子質量,但非凱勒流形的方程式更複雜更難解,目前可使用的數學工具不多,二十多年來進展緩慢。

書的尾聲提到弦論下的宇宙的未來,我們宇宙所處的穩定態是否只是一個介穩態,是否可能穿隧而滑向更低(或更高,雖然比較困難)的穩定態?蜷縮的空間是否有一天會開展開來而撕裂了我們的世界?另外,弦論是否可被觀測證明?一門弦論現象學正方興未艾,譬如從星空裡找到宇宙弦所造成的特有的透鏡效果?我們的宇宙與其他的宇宙泡泡是否曾擦撞?是否可從宇宙背景輻射的圖像中找出任何蛛絲馬跡?現在企圖揭開我們宇宙的演化的神秘面紗的理論無不想從精確的宇宙微波背景輻射中找到一些足以證明的圖騰,從data mining 中或許可以找到,但也可能純粹只是巧合。這些前沿理論對這些天文學的發展非常敏感,只要暗物質與暗能量的模式需要修正,這些理論免不了也要調整自己,甚至與標準模型分道揚鑣。

無論弦論未來的命運如何,它是否已走到了死巷或仍有能力攀越高牆,弦論的發展過程是一趟華麗的冒險,且有所貢獻,在這過程證明了不少數學問題,創建了些新的數學工具以及物理與幾何的聯繫渠道橋樑。這點是不可否認的。


(腔調稍重,可能讀過書再來看比較容易聽懂)

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