物理的新维度
（下面是为《牛顿科学杂志》写的卷首，该杂志将登一篇日本人写的长文宇宙维。惯例，下面的短文请勿转载）
我在科大读研究生的时候，那是25年前吧，同学中有一位生活上比较笨拙的，某一天进门没看到那玻璃门是关着的，一头撞了上去。事后就有了一个传说：四牌楼一声巨响，某某某进入四维空间。
进入四维空间，不是人类近几十年才有的梦想。19世纪就有人想到在我们平常生活的三维空间之外，可能还存在着第四维，不过那时候人们将这种科学幻想看成地地道道的伪科学。进入20世纪，爱因斯坦提出引力其实是时间和空间弯曲的效应，第四维真正成为数理科学研究的对象。既然时空可以弯曲了，加上一个第四维，使得它很小，完全逃离我们日常经验的感知，是很容易做到的事。卡鲁扎在试图用爱因斯坦的理论统一万有引力和电磁力时，首先引入第四维。在他看来，电磁场无非是一种在第四维方向振动的场，这种统一在几何学上看起来非常完美。可惜，不久人们就发现，引入第四维的代价太大，和我们的实验结果矛盾，于是卡鲁扎的想法沉寂了四十余年。
上世纪后半叶的粒子物理的迅速发展使得主流研究完全遗忘了爱因斯坦的梦想-寻找一个无所不包的统一理论。粒子物理发展到后来发现弱相互作用和强相互作用很像电磁相互作用，是同一个原理主导的。这对一些有洞察力的人来说，无疑是一个重要的提示，既然电磁力可以用第四维来描述，那么其他相互作用也能用额外维来描述。这正是德维特（Bryce DeWitt）1965年所做的事，他将卡鲁扎的想法推进了一步。80年代的弦论的发展，使得利用额外维更加自然，因为弦论本身需要九维空间才能够与量子力学共存不悖，加上时间，就是通常人们说的十维时空。到了90年代，理论就更加进了一步，空间变成了十维，这是因为在弦论中暗藏了一维。
不论理论如何美妙，总需要实验来检验。粒子物理学家对今年很快就要运转的大型强子对撞机寄予了几乎是无限的期待。正在欧洲核子中心紧张建设的大型强子对撞机（LHC）已经进入扫尾阶段，一旦全速运转，这个周长为27公里的巨大加速器将会把加速器中的每个质子的能量加速到7万亿电子伏。在任何给定的时刻，加速器中的质子的总动能相当于9百辆时速为1百公里的小汽车的动能。当两束这样的质子做头对头的碰撞时，瞬时产生无数高能粒子产物，这些产物将会为我们带来全新的物理信息。换句话说，这台目前世界上最大的加速器将成为巨大的显微镜，为我们打开透视微观尺度上物理世界的新窗口。
那么，粒子物理学家们都期待发现什么样的新物理呢？首先，发展了30多年的粒子标准模型还缺最后一块基石有待实验揭示，就是赋予众多粒子以质量的黑格斯粒子。如果不出意外，这个“旧物理时代”的最后的粒子将出现在大型强子对撞机的某一个探测器中。恰恰是这个粒子的存在，使得大部分粒子物理学家相信会有新的粒子出现在LHC中。为什么这些专家会这么有信心呢？这是因为粒子物理学中的一个技术问题，如果在标准粒子模型外没有新粒子和新物理，那么人们就很难解释黑格斯粒子的质量为什么这么小，恰好能够被这一代的探测器探测到。
究竟是什么样的新物理能够保证黑格斯粒子的质量这么小呢？最有可能的是存在一种新的对称性，叫超对称，使得在更高能量上的量子涨落抵消，从而保障了黑格斯的安全。超对称是一种很难有直观解释的对称性，但可以用某种额外维来解释，不同于我们前面谈到的类似空间的维度。在超对称之外，另一种可能性是最近几年发现的一个新的物理机制，这个机制利用了真正的额外维，很像卡鲁扎的第四维，这是兰道尔和桑卓姆在99年发现的一种新的奇怪的第四维，可以用来解释黑格斯粒子的质量为什么不被量子力学效应放大。
不论是超对称，还是第四维，我们对LHC上即将发现的新物理寄予很大的期待。我个人则暗暗地希望即将降临的新物理甚至更加出乎我们的预料，不是我们已经设想好的任何一种。那时，新加速器带给人们的不仅仅是惊奇，也是强大的挑战。
2008年3月20日 11:14:20
shanqin：
谢谢comments，很好很清楚。
tsing oyang，呵呵：
谢谢。大家都来祈祷吧。
wo500：
应该是紫外/红外某种关系，因为弦论中已经看到了一些关系，虽然还不足以解释暗能量。
2008年3月20日 11:24:41
阿门
上帝他老人家要是不听俺的祷告，这会让俺怀疑他的设计水平:P
2008年3月20日 15:01:09
楼上的强
2008年3月20日 15:47:02
李老师谦虚了，其实您这篇文章让我感到很亲切和感动。
咱们不在这里说形象工程问题了，免得被河蟹。
LHC问题还设计到事件重构问题，或者说就是LHC的逆问题，上面大家也提到了LHC发现了我们的理论未曾预测到的实验现象将会导致的情形。我想这也可以用逆问题研究。
当我们克服重重困难，积累了足够的亮度和事件，压低了种种本底，提取出有用的信号，接下来就是测量一大堆质量，混合角和耦合常数与自旋等重要性质，然后分析属于哪一种理论，SUSY，额外维，Little Higgs（LH）还是Technicolor（TH）？
不失一般性，假如发现的信号是SUSY，那又是哪一种破缺方式导致的？规范传递？引力传递？反常传递？等等。如果确定是某一种传递方式，根据其质量混合角等参数，对应于哪一种数据？比如著名的SPS系列数据，最偷懒的就是SPS1a，名副其实的低能超对称，可惜实现的可能性最小，或许SPS1b以及SPS2，3，4……的可能性要大多了，但是经过这样层层分析，大多数数据的可能性就如同海中之岛屿，不过有小岛和大岛之分而已。很多SUSY模型的质量谱存在交叠，这种非退化性是LHC难以对付的，不过反正都是一家人，不急于这么快分清楚……倒是那些大力宣传ILC的筒子们觉得问题严重，大大渲染ILC的必要性，问题是：如果在500GeV之下不出现SUSY，那么一切关于精确测定的美梦都会破灭，估计这也是ILC迟迟无法上马的原因之一。因为它只能探测SPS1a的数据，而SUSY就算存在也未必在这个能区存在，依靠这个来解除非退化性问题也显得渺茫。
甚至于无法探测到现在的“超越标准模型（BSM）”中的所有模型，而探测到其他信号，这也算是个逆问题，根据信号提出理论，物理上用这个方法都用了一百年左右了。从最简单的原子核结构到后来的中微子振荡，我们都不得不为了适应实验而改造自己的理论框架。
2008年3月22日 16:33:34
我对于LHC的第一个预言已经证实。我当时在木头的博客上
预言，LHC不可能在2007年建成运行。现在已经证实了。
我现在再预言，LHC不可能在2008年建成运行。至于2009年，
世界经济进入全面崩溃阶段，LHC将胎死腹中，耗资巨万的
超大型粒子加速器的历史，就此划上句号。
大伙想想，如何在世界经济全面崩溃的世代谋求生存吧。
金观涛
2008年3月22日 19:22:56
我昨夜还日观天象，预言马英久当选台湾“总统”，现在已经证实了，也够牛把。
2008年3月24日 8:42:39
现在物理学离百姓越来越远……
连科幻作品都衰落了，被奇幻当道
遇到的问题越来越难解决
新的”真理”不会像瓶颈过后喷薄出来
2008年3月25日 23:05:22
欢迎李老师来作报告。作完报告我给你当向导游上海怎样！
2008年3月30日 10:43:34
昨天听到一个八卦,某杂志评论2008年十大科学灾难预测(好象是这个说法),LHC运行会在欧洲上空形成一个黑洞,有些宝贝要被卷进去,呵呵
2008年3月30日 20:48:51
Sibyl：
嗯，不断有这些说法。
2008年4月1日 9:15:21
李老师，今天是愚人节啊，偶还是比较严肃滴
今天早晨我开始读《终极理论之梦》，温老师的《广义相对论和引力论》暂时没找到，才开始看到第一章终极理论的叙述，和我曾经感觉到非常类似，就是所有的数据和试验在指向弧面后的那个真相，“终极理论”。又想到了那个碰碰球。
既然我们都是在现在的空间探索宇宙遥远的起点（终点），那我这样倒着学诸位老师的著作也不无道理——愚人节猜想
2008年5月2日 13:06:23
李老师，现在LHC已建设完成，请问它开始运行的具体时间是什么时候？
这个实验跟平行宇宙有关吗？
2008年5月2日 18:14:45
Jet：
LHC似乎还有一部分在降温吧。这个实验不会和平行宇宙有关的。
2008年5月3日 9:32:32
那么 李老师 您最期望LHC 能发现什么呢？ 它跟相对论和时间旅行有关吗？ 这项试验会产生危险吗？
CERN这么大的投资他们的目的是什么？
我是一名物理业余爱好者，也许问的问题都很低能，但我希望李老师您能给出我答案。 谢谢您了·！
2008年5月3日 9:35:40
LHC 不是有可能发现超对称吗？ 超对称不是平行宇宙存在的有力证据吗？？？
太多的未知了 期待试验的结果···！ 期待·· 期待···
2008年5月3日 11:02:13
“超对称不是平行宇宙存在的有力证据吗？？？”
这个结论是谁告诉你的？没有这样的事情。
在某些有超对称性的理论中，存在平行宇宙，但不是所有具有超对称性的理论都认为存在平行宇宙。超对称并不必然导致平行宇宙存在。
2008年5月3日 12:56:53
Jet：
我期待LHC能够发现任何新物理。不会有危险的，这个实验也不大可能和实践旅行有关。
2008年5月3日 17:19:48
to jet:
似乎。好像。。也许。。。发现引力在小尺度下不再平方反比了就平行宇宙了
这样您就可以准备‘创造’一些理论出来，准备好您的‘穿越’了（俺是外行不知道是不是有人给你准备好了？好像现在不行，因为你长在一个膜上面，除了引力，‘你’这样的东东是没得可能的，哈哈），很时髦，可以‘认真考虑’一下到底是拿把ak-47还是拿把m-16回明朝当王爷的事了:) 。
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这两天看‘一推’的“S.温伯格的梦”-《终极理论之梦》把俺看得直恶心
俺有一读书心得，对一种文明的优越感就和种族主义的优越感一样是一种客观的病理表现，这个病的名字就叫‘自恋狂’，具体表现比方说：到处贩卖廉价的价值观和兜售廉价的学霸，不过俺还是同意他对实证主义的基本看法的。
2008年6月28日 18:12:13
你好李老师
在你博客看见句话是说霍伊而证明了当粒子质量趋于零时对电磁波的散射据有黑体辐射特征, 请问这是真的吗?如是真的请告诉我原文在那能找到,我现在需要这个结论. 我的地点是a2937061@hotmail.com
谢谢
2008年7月15日 21:47:35
三维时间论、九维力时空观
—-《数学对实验的预见》将导出欧洲强子对撞机的一些结论
1、由于论文篇幅较长，而且原稿含有数学等多种格式，上贴论坛可能由于格式的原因难于全文表达，也占用论坛空间并影响其整洁性。故开设三个可以剪贴文章的博客以保证广大网友得以浏览。
2、阅读三维时间、九维力时空、统一论第一集《梦醒集》及一些新科学观点的博客网址及相关报刊是：
1）http://yqjiang7.blog.163.com《数学对实验的预见》
2） http://yqjiang7.bokee.com
3）http://blog.sina.com.cn/jiangyiquan7
4）一级学术期刊、核心期刊《中国科学论坛》（2008.6总第107期41-43页）
CN62-3699/N、ISSN1883-036X《宇宙九维力时空的统一数理实证》
5）国内统一刊号CN41-0034《青年导报》新闻周刊（理论探索）总第3210期
26全版、27全版《论三维时间、六维时空》
3、采用节选的原因
由于自已创新的数学模型和思路被大家接受需要有一个过程和时间，因此，去掉一些创新章节，初始发表的《统一论》文集，尽量采用经典的理论来描述，以示知识结构的连贯性。在以后发表的文章不一定按文集目录的顺序，更多的是考虑结构的连续性和可读性，最后选择深入性和广延性。三维时间、九维力时空共点是本文的创新点。
4、 用数学思维来描述、理解宇宙是本论文的中心思想。
欢迎能看到不同的观点并指出错误，科学和真理只有在不断的争议中得到认可和共识，科学的进步是人类共同进步的历史。新的科学理念可能会和旧的经典理论和观念产生强烈的碰撞，这是每一个历史时期科学发展的必然规律。
5、今年广宇论的提前推出具有如下重大意义：
1）为人类的物理实验提供新的理论依据。参见《数学对实验的预见》
2）为中华民族的振兴、为人类文明的进步、为2008北京奥运,为祖国正以举世瞩目的进度重新崛起于世界的东方加油。
6、科学的进步不分地域、国界，允许任何宣传机构在作者知情情况下按原创内容进行新科学的推广和介绍，为人类和平、幸福、安全和祖国科学领域屹立于世界前沿做贡献是我们追求的目标,弘扬新科学,促进全人类进步是我们义不容辞的历史使命。
7、由于各种需要，已发稿多处，为免不必要的争议和疑惑，本论文已公证并送达版权中心。
Email: kjjyyq@sina.com tel: 0595-22726227 2008.07.13 江一泉