加州理工团队从零推导出弦理论

加州理工学院（Caltech）的克利福德·张（Clifford Cheung）与纽约大学、巴塞罗那高等物理研究所的合作者，采用物理学家称为“自举法”（bootstrapping）的技术，从四个基本物理原理出发，推导出了弦理论的两个核心预测。论文《Strings from Almost Nothing》已被《物理评论快报》（Physical Review Letters）接收发表。

自举法：从原理到理论

研究团队没有从一开始就假设弦的存在，而是只设定了四条基本原则：

• 幺正性（unitarity）：量子力学规则，要求所有概率之和为100%。
• 洛伦兹不变性（Lorentz invariance）：狭义相对论的推论，物理定律在任何位置或速度下都成立。
• 高能良好行为：在极高能量下理论表现稳定。
• 最小零点（minimal zeroes）：技术条件，用于选择最简单的散射振幅。

从这些条件出发，只有两个数学解能够满足要求——Veneziano振幅和Virasoro-Shapiro振幅，而它们正是弦理论的标志性预测。张说：“弦理论就这样自然浮现了。我们根本没有假设任何弦，但解中包含了弦理论的基石特征。”该结果还包括弦理论著名的无限塔自旋粒子，这一模式最早由欧洲核子研究中心（CERN）的加布里埃莱·韦内齐亚诺（Gabriele Veneziano）在20世纪60年代末描述。

台湾大学的黄玉廷（Yu-tin Huang）称这一发现“非常令人惊讶”，并指出“相信它正确与能用数学证明它正确是两回事”。

物理学界的共识与分歧

论文发表之际，美国物理学会期刊《APS Physics Magazine》发布了由滑铁卢大学Perimeter研究所尼亚耶什·阿福肖迪（Niayesh Afshordi）主导的一项大型调查，内容是物理学家对基础问题的看法。结果显示，弦理论仍是量子引力最受欢迎的候选理论，但支持率仅为19%左右；圈量子引力获得12%的支持；18%的受访者认为引力根本不能量子化。调查中唯一达成共识的两点是：大爆炸不一定代表时间的起点（68%支持）以及早期宇宙经历了快速暴胀（51%支持）。

意义与局限

自举结果并不构成弦理论的实验证据——验证弦理论所需的能量远超当前技术能力。但这一工作重塑了讨论框架。张说：“如果我们接受那些保守且成熟的基本原理，那么弦理论有多么独特或不可避免？这正是传统思路的逆转。”传统方法通常是先写出理论，再计算其后果。

阿福肖迪在评论调查结果时表示：“科学真理不是靠投票决定的，但共识或分歧的缺失，能告诉我们哪些证据已经稳固，哪些领域仍为截然不同的想法留有空间。”