在未獲實驗證實之前,弦理論是屬於哲學的範疇,不能完全算是物理學。無法獲得實驗證明的原因之一是目前尚沒有人對弦理論有足夠的了解而做出正確的預測,另一個則是目前的高速粒子加速器還不夠強大。
科學家們使用目前的和正在籌備中的新一代的高速粒子加速器試圖尋找超弦理論裡主要的超對稱性學說所預測的超粒子。但是就算是超粒子真的找到了,這仍不能算是可以證實弦理論的強力證據,因為那也只是找到一個本來就存在於這個宇宙的粒子而已,不過這至少表示研究方向是正確的。
[编辑] 問題與爭論
雖然歷史上,弦理論是物理學的分支之一,但仍有一些人主張,弦理論目前不可實驗的情況,意味著它應該(嚴格地說)被更多地歸為一個數學框架而非科學。一個有效的理論,必須通過實驗與觀察,並被經驗地證明。不少物理學家們主張要通過一些實驗途徑去證實弦理論。[1] 一些科學家希望藉助歐洲核子研究組織(CERN,Conseil European Pour Recherches Nucleaires)的大型強子對撞機,以獲得相應的實驗數據——儘管許多人相信,任何關於量子引力的理論都需要更高數量級的能量來直接探查。[2]此外,弦理論雖然被普遍認同,但它擁有非常多的等可能性的解決方案。[3]因此,一些科學家主張弦理論或許不是可證偽的,並且沒有預言的力量。[4][5][6][7]
由於任何弦理論所作出的那些與其他理論都不同的預測都未經實驗證實的,該理論的正確與否尚待驗證。為了看清微粒中弦的本性所需要的能量級,要比目前 實驗可達到的高出許多。弦理論具有很多數學興趣的特性(features of mathematical interest)並自然地包含了標準模型的大多數特性,比如非阿貝爾群與手性費米子(chiral fermions)。因為弦理論在可預知的未來可能難以被實驗證明,一些科學家[8] 問,弦理論甚至是否應該被叫做一個科學理論。它現在還不能在波普爾的哲學含義中被證偽。但這也暗示了弦理論更多地被看做建設模型的框架。在同樣的形式中,量子場論是一個框架。[9]
弦理論的思想為物理學帶來了一個建議上超越標準模型的巨大影響。例如,雖然超對稱性是組成弦理論的重要一部分,但是那些與弦理論沒有明顯聯繫的超對稱模型,科學家們也有研究。因此,如果超對稱性在大型強子對撞機中被偵測到,它不會被看做弦理論的一個直接證明。然而,如果超對稱性未被偵測出,由於弦理論中存在只有以更加更加高的能量才能看出超對稱性的真空,所以它的缺乏不會證明弦理論是錯誤的。相反,如果日食期間觀測到太陽的引力未使光按預測的角度偏轉,那麼愛因斯坦的廣義相對論將被證明是錯誤的。(廣義相對論當然已被證明是正確的。)
在更數學的層次上,另一個問題是,如同很多量子場論,弦理論的很大一部分仍然是微擾地(perturbatively)用公式表達的(即為對連續的逼近,而非一個精確的解)。雖然非微擾技術有相當大的進步——包括猜測時空中滿足某些漸進性的完整定義——一個非微擾的、充分的理論定義仍然是缺乏的。
物理學中,弦理論有關應用的一個中心問題是,弦理論最好的理解背景保存著大部分從時不變的時空得出的的超對稱性潛在理論:目前,弦理論無法處理好時間依賴與宇宙論背景的問題。
前面提到的兩點涉及一個更深奧的問題:在弦理論目前的構想中,由於弦理論對背景的依賴——它描述的是關於固定時空背景的微擾膨脹,它可能不是真正基礎的。一些人把獨立背景(background independence)看做對於一個量子重力理論的基礎要求;自從廣義相對論已經是背景獨立的以來,尤其如此。
[编辑] 相關主題
超弦理論
M理論
相速度
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Frequency dispersion深水表面的重力波。紅點以相速度運動,綠點以群速度運動。在這個例子中,紅點從左向右運動的過程中兩次跨過綠點,相速是群速的兩倍。
New waves seem to emerge at the back of a wave group, grow in amplitude until they are at the center of the group, and vanish at the wave group front.
For surface gravity waves, the water particle velocities are much smaller than the phase velocity, in most cases.