超对称和多元宇宙能同时成立吗?

由:凯特创作

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多个宇宙,无处不在
极盛时期/思想库

当你把自己想象成一个成年人的时候,也许你会觉得自己很成熟。聪明。温文尔雅,甚至。那种成年人会去参加晚宴,用甜言蜜语谈论哲学,谈论当下的话题,谈论科学上的重大问题。

后来你长大了,发现当你去朋友家后院烧烤时(事实证明,乏味的晚餐派对基本上都是虚构的),你反而对你的孩子大喊大叫,让他们离开那堆堆肥,为不得不重新装修你的屋顶赢得同情,试着不要让别人知道你不记得和你说话的那个人的名字。

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换句话说,你可能会发现自己渴望多一点智慧,少一点蜂蜜烧烤翅。下次,试着问这个问题来让你的头脑清醒:超对称和多元宇宙都是真的吗?

为了解决这个问题,我们将从超对称开始。要理解超对称,你首先应该明白它本身并不是一个“理论”。超对称是我们所谓的标准模型的延伸,它告诉物理学家什么是粒子的存在,以及它们在基本水平上是如何工作的。基本上,它解释了12个基本粒子以及它们相互作用的四种力。

不幸的是,标准模型无法解释宇宙运行中真正令人讨厌的差异。例如,它没有任何解暗物质这是一个尚未被发现的变量,似乎占据了我们宇宙的四分之一以上。美国国家航空航天局].

超对称试图填补标准模型中的漏洞,它说,对于我们已知的每一个物质粒子,都有一个更重的力粒子,反之亦然[来源:费米实验室].这些“超级伙伴”将对理解标准模型有很大帮助。它们也有助于解释暗物质之类的东西,因为最轻的超级伙伴可能是这种神秘物质的很好的候选者。

也许对物理学家来说更好——他们到目前为止一直乐于证实物理学问题的自然答案——超对称将为标准模型的缺陷提供一个优雅的解决方案。它可以用数学方程来计算,也可以完美地平衡希格斯玻色子这就解释了为什么希格斯玻色子比标准模型预测的要轻得多。它将是干净整洁的。

然而,超级合伙人显然存在一个棘手的问题。这是一个微小的细节,它们似乎不存在,至少,不存在于让我们发现希格斯玻色子的质子碰撞中。所有的数学模型都预测它们应该在这个位置,但事实并非如此。即使你不是粒子物理学家也能知道,当你期望在哪里找到的东西并不存在时,这是个问题。

不过,物理学家还没有完全认输。的大型强子对撞机当它在2015年重新启动时,将以更高的能量进行碰撞,许多人希望碰撞将导致一些很酷的现象,包括发现比目前可能的碰撞质量更高的超粒子。

然而,其他物理学家正在寻找其他的解释,以防超对称变成白日梦。向多元宇宙问好吧。

更具体地说,向多元宇宙问好。多重宇宙的基本概念是,我们的宇宙只是无穷无尽的……好了,东西呢?不管它是什么,所有这些多元宇宙都是按照它们自己的方式,随机地遵循它们自己的法则。我们的宇宙很幸运,刚好能够创造出我们,以及宇宙中所有其他垃圾。这对你我来说可能听起来很特别很有趣——我的意思是,看看我们比其他愚蠢的宇宙有多神奇和不同!-但对很多物理学家来说,多元宇宙是一个凌乱的婴儿。

仔细想想多元宇宙意味着什么。超对称是班里的毕业生代表。她有基本的物质和力量,它们相互配合,向我们保证她是可预测的,恒定的。另一方面,《多元宇宙》基本上就是猛灌一杯能量饮料,参加sat考试并获得满分。也许他猜到了;也许他真的知道所有的答案。没关系。但我们可以很容易地将超对称的成功归因于它是有条理的和可预测的,而多元宇宙没有记录是如此聪明的学生——相反,这都是偶然的机会。

对一些科学家来说,这令人深感不安。如果我们是宇宙的一部分,在这个宇宙中,事物以一种方式运行,只是因为这里的事物是随机运行的——知道在另一个宇宙中它们的运行方式不同,只是因为——他们可能也会认输。如果这一切都是随机的,那搞清楚又有什么意义呢?这一切都表明我们一直在问错误的问题。不是"为什么我们会观察到宇宙的这种行为"而是"另一个宇宙是如何行为的"

既然我们已经理解了超对称和多元宇宙的概念,我们是否有希望将它们调和起来呢?重要的是要记住,首先,我们讨论的是超越标准模型的理论——超对称和多元宇宙都没有试图识别甚至定义我们直接观察到的基本粒子[来源:Willenbrock].这只是两种方法来解释为什么基本物质和力会以这种方式相互作用。

在某种程度上,我们可以把问题简化为:“多元宇宙中是否存在超对称?”答案是:绝对的。就像我们说的,多元宇宙的概念留下了无限多的宇宙。它们是如何排列的——也就是说,它们的工作方式是否和我们的一样,或者不同,或者有点相同,或者有一点不同——这是完全可以质疑的。我们可以合理地假设,如果有无限多个宇宙,其中一个可能会超对称地运行。在另一个宇宙里,任何事情都可能发生,如果有足够多的这样的事情——一切都会发生。

记住,超对称会为粒子和力在我们的宇宙中发挥作用创造一种自然的——但愿也是可观测到的——秩序。这不是一个关于宇宙本质的理论观点,不像多元宇宙。所以超对称和多元宇宙并不是完全相互排斥的,他们为类似的问题提出了一些解决方案。但他们考虑的是不同的想法,理论上我们可以让它们同时发生。

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作者注:超对称和多元宇宙能同时成立吗?

同样需要注意的是,一些多元宇宙模型(请记住有很多)实际上依赖于超对称的存在。有些人甚至认为,发现超对称性将成为弦理论的一个论据,而弦理论在某些迭代中是多元宇宙模型的一部分。

相关文章

来源:

  • 卡罗尔,肖恩。“许多世界和多元宇宙是同一个想法吗?”《发现》杂志。2011年5月26日。(2014年7月23日)http://blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance/2011/05/26/are-many-worlds-and-the-multiverse-the-same-idea/#.U8_az41dVEc
  • 费米实验室。“为什么超对称呢?”2013年5月31日。(2014年7月23日)https://www.youtube.com/watch?v=09VbAe9JZ8Y&feature=youtu.be
  • 格林,布莱恩。“欢迎来到多元宇宙。”《新闻周刊》。2012年5月21日。(2014年7月23日)http://www.newsweek.com/brian-greene-welcome-multiverse-64887
  • 休伊特,乔安妮。“60秒内解释一下:超对称。”对称的杂志。2005年3月。(2014年7月23日)http://www.symmetrymagazine.org/article/march-2005/explain-it-in-60-seconds
  • 曼,亚当。”希格斯玻色子获得了诺贝尔奖,但物理学家仍然不知道它意味着什么。”《连线》杂志。2013年10月8日。(2014年7月23日)http://www.wired.com/2013/10/higgs-nobel-physics/
  • 村上教授,仁。“标准模型”。对称的杂志。2006年5月。(2014年7月22日)http://www.symmetrymagazine.org/article/may-2006/60-seconds-standard-model
  • 美国国家航空航天局。"暗能量,暗物质"2014年5月14日。(2014年7月23日)http://science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what-is-dark-energy/
  • Willenbrock,斯科特。“超对称性和选择。”伊利诺伊大学香槟分校。(2014年5月14日)http://van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=26964

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