弦论能成为研究宇宙学的基础吗？
Robert Brandenberger完成了他教授休假年在中国的半年，也完成了他此次KITPC的宇宙学workshop的组织者角色，明天要回蒙特利尔了。
本周礼拜二，应他的要求，我引导了一个非正式讨论，题目是他出的，英文是Can string theory provide a new paradigm for cosmology?
讨论的前一天晚上，我花了20分钟拟了一个讨论提纲，有8个问题，我本以为不到一个小时讨论就会结束，结果反对弦论的Richard Woodard不停地反驳我说的观点或者质疑，使得我这个非弦论迷信者扮了一回卫道士的角色。
下面我用中文给出原文是英文的讨论提纲，为了节省空间，略去实际讨论中的各种讨论和交锋。
1、弦论是什么？
这个问题我记得1993年左右Polchinski就问过，前段时间他在Santa Barbara的一次讨论中又一次问过。15年前，我们以为我们有了答案，遗憾的是，我们今天对这个问题的回答不比15年前更好，甚至不比25年前更好。
25年前，Rich Woodard和Robert Brandenberger都在Santa Barbara做博士后，那时正值弦论第一次革命，前者认真地研究了弦论，后来相信弦论是错误的理论，从此25年如一日研究一个一直不引人注目的问题。后者虽然研究宇宙学，反而相信了弦论。那时，弦论就是几个含有弦的互不相干的理论。（我在19年前也到了Santa Barbara做博士后，那时我是比现在更坚定的弦论主义者）
到了15年前，弦论统一在M理论的名号下，似乎成为一个理论，但我们还不知道如何研究某些简单的极限，如11维时空中的理论（其低能极限是11维超引力）。前段时间，M2膜之所以热了一阵，就是因为它们是11维中的膜。
在低于11维的时空中，我们似乎知道了所有的自由度（无非是弦和膜构造出来的），但我们至今无法有效地研究耦合常数不大不小的情形。我们不知道当黑洞形成时，什么样的动力学可以描述黑洞的微观过程。
2、其他背景
对AdS，我们的理解最好，因为此时的量子引力理论可以用大N场论来定义。
我们至今还不知道de Sitter空间上存在不存在量子引力理论，也不知道这些时空能否在弦论中实现（KKLT只给出亚稳态de Sitter时空）。
我们更不知道绝大多数宇宙学背景是否可以用弦论来直接研究。目前“有效”的方法还是局限于半经典场论近似。
这样，我们就无法在根子上解决一些原则上是量子引力问题的宇宙学问题，如宇宙学常数，如暴涨理论的第一原理。
String Landscape的研究方法基本也是半经典的。
3、弦景观（string landscape）存在吗？
我曾经怀疑过弦景观并不存在，因为KKLT是半经典的。现在看来，它是存在的，但它的存在让弦论处于一个尴尬的位置，因为太多的亚稳态的存在，我们无法从弦论出发计算任何低能物理的参数。换句话说，我们无法做出确切的预言。
4、一些含有null奇点的宇宙学背景
几年前人们发现了一些这样的“宇宙学”背景可以用矩阵模型或场论来描述，但一直没有根本进展：我们不知道可观测量是什么，我们不知道如何计算，所以，我们不知道如何研究真正的宇宙学问题。
5、 弦论看来是一种量子引力理论，但它是“唯一”的量子引力理论吗？
和那些反对弦论的人不同，我绝对是相信弦论是一种量子引力理论的，因为存在微扰定义，在某些情形下还存在非微扰定义。
问题在于，存在不存在无法划归为弦论的量子引力理论？先不说loop gravity，前段时间人们觉得N=8的四维超引力可能是自洽的量子引力理论，我不知道现在对这个问题的最好的回答是什么。（今天看到L. Kallosh的一篇文章，文章声称N=8四维超引力直到所有阶都是有限的。）
弦论作为一种量子引力理论，已经越来越成为一种可应用的理论，如从AdS/CFT出发，可以研究QCD特别是quark-gluon等离子体，某些超导体和流体，等等。后者在最近的进展非常快，我已经无法跟上这些进展了。（原因是我还是主要关注弦论的fundamental效应）。
6、其实弦论有预言的
毫无疑问，弦论预言弦或其他延展态的存在，可能也预言超对称的存在，预言在一定的能区中自由度激增。
但是，何处可以发现这些预言？也就是说，基本的能标是多大？遗憾的是，弦论无法计算这个能标（是我们无法，不是根本无法-当然如果弦景观是对的，也许我们根本无法计算）。
所以，真诚地说，弦论还没有预言任何东西。
7、宇宙学中的弦论标志
最直接的标志是宇宙弦，如果我们发现一根宇宙弦，相信很多人会觉得弦论是正确的，虽然这根宇宙弦也许可以用场论来解释。
在宇宙弦之外，微波背景辐射谱中会存在超Planck能标的效应吗（我过去花了很大精力研究这些）。
我觉得更重要的是，是否存在弦论“布朗运动”效应，这是个比方，布朗运动是分子原子存在的证据，那么，弦论有对应的某种间接效应吗？
非对易时空的效应，例如非对易暴涨，我最近和学生研究的非对易时空引起的光子时间延迟（请耐心等待，很快就有文章了），等等。
弦气体代替暴涨论？
8、弦论的第一原理
我们主要关心的是构造性原理，该原理可以帮助我们写出方程或做计算（就像惯性原理，光速不变原理，等效原理，等等）。
目前可能的第一原理，都不是构造性原理：
(a) 全息原理（被普遍接受）。
(b) 时空测不准原理（没有被普遍接受，但很多人觉得可能）。
(c) 人择原理（被普遍反对，但一些人觉得可能）。
2009年3月28日 19:46:29
也许我们已经发现了弦论的布朗运动，也许我们还不知道，
比如暗能量是不是？暗物质衰变成正负电子是不是？嗬嗬
2009年3月28日 21:42:21
李老师：
哈哈，老师说话一直那么太极～
我也算好好打了吧，为了gr某习题，思考了也估计30小时才搞定～
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也正好问一下大家平时想问题想不出的发泄方法是什么？
我怎么想干粗俗的事来发泄…（当然只是想…)
2009年3月28日 22:13:09
李老师：
“非对易时空引起的光子时间延迟”，俺理解着这是不是，比方说颜色不同有宇宙学上的时空效应，例如假定同时产生而到达时间上有差异，而且就此比方的现象是实在的、可检验的，这个就可以用‘非对易时空’来解释此现象了，俺这理解是不是‘跑偏’鸟？还是根本就不着调
2009年3月28日 22:50:09
maldacena粉丝：
我们还没有肯定地发现任何弦论的“布朗运动”、
xexz：
耐心地等几天吧，我们的文章会很快出来的，那时我再仔细解释。
2009年3月29日 12:26:35
李老师你在＂弦论通俗演义＂中说威顿是从史瓦兹在８２年发表的一篇综述里学到弦论的．是这篇吗？
SUPERSTRING THEORY John H. SCHWARZ
PHYSICS REPORTS (Review Section of Physics Letters) 89, No. 3 (1982) 223—322.
2009年3月29日 12:56:12
ymytm：
对。
2009年3月29日 17:42:30
李老师，时空测不准原理是否有可能解释光子时间延迟。也许可以用它来计算基本的能标的大小。
2009年3月29日 18:22:47
杨波：
对。
任何和实验挂钩的计算原则上都可以通过实验来决定弦论中的参数。
2009年3月30日 13:51:25
弦理论主要应用几何方法，局限性是难有定量的结论，多是定性分析。构造性原理只能从物理现象提炼出来，否则物理学难有实质的进展。吴文俊五十多岁时开创的数学机械化其实就是构造性的数学理论，祝李教授学术上更上一层楼
2009年3月31日 1:06:41
李老师，最近在NewScientist上有一篇题为“Can fractals make sense of the quantum world?”的文章。不知道您怎么评价palmer的理论？量子力学会不会最终是以有理维描述而不是整数维？
我写了一篇外行胡扯型的文章：http://xiangge.andrewsun.net/?p=220
完全不是请您指教，而是希望有哪位行家讲讲他的意见。
NS的文章有点长。请随意！
2009年3月31日 7:36:19
孙尉翔：
我去看看。
2009年3月31日 8:24:40
李老师，我知道宇宙弦是时空的一种连续的拓扑缺陷，跟弦论里的超弦不是一回事。那为什么说宇宙弦是否存在对弦论有意义呢？
2009年3月31日 8:47:45
想娶奶茶：
有一些弦论中的弦是稳定的，可以成为宇宙弦。
2009年3月31日 15:31:13
李老师你好！
很喜欢看你的科普文章，渐渐的对弦理论产生了兴趣，很想考你的研究生，不知你在科大是否招研究生，想考理论物理研究所但竞争可能很激烈，你经常在科大做研究吗？
2009年3月31日 18:41:25
学生：
我基本不会在科大收学生了，除非他们强迫我。
2009年4月1日 11:57:29
李老师您好，我是一名准备考研的学生。我今天看到了个关于”考研基地“的报道，让我很无奈。据说某些师范学校把考研当做高考来对待，追求”考研率“，他们的学生考研成绩往往很好，但是往往缺乏实际的研究能力和创新能力。像我们这样综合性大学的学生就很吃亏，不知道李老师怎样看待现在的越来越像高考的考研，而学生为了上研究生结果又成考试工具了。
2009年4月1日 12:54:21
考研：
如果你是物理专业的，尽量争取保送吧，如果不是，唉，真的谁也没有办法。
其实仅仅考试好也是不行的，我们就强调复试和面试。
2009年4月3日 22:11:41
研究弦论的数学只是因为数学还不够更发展，数学家和物理学家还要加油呀，其实许多东西还要非一流的但能脚踏实地地做些东西的人们去完善，一方面像经典数学物理一样完备，另一方面要建立起与更高等的数学物理的联系，
2009年4月9日 23:10:25
To: 李老师
Motl觉得即使N=8的超引力是有限的，也是紫外不完全的，必须嵌入到M/弦理论中。
应该和
Nondecoupling of Maximal Supergravity from the Superstring.
Green, Ooguri, Schwarz 0704.0777
有关。
俊宝
2009年4月9日 23:17:26
junbao：
这三位说的那些态肯定不能来自于N=8超引力自身吗？例如solitonic states。当然，也许这样做，这个理论有等价于弦论了。