3.寻找额外维度

　　对于现实世界，我们有一个非常基本的认识，几乎没人对此有所怀疑，那就是我们的世界恰好有三个空间维度：左右、前后，还有上下。但超弦理论（superstring theory）及其他一些构造“万物理论”的尝试，已经让很多物理学家相信，空间的维度远不止于此。他们认为，这些额外的维度是高度卷曲的，所以我们根本感觉不到，但它们会在很小的尺度上影响引力，使得两个物理间的作用力，稍稍偏离牛顿引力理论的经典结果。因此，如果能在实验中探测到微小尺度上的引力变化，也许就能证实这些额外维度的存在。

　　美国华盛顿大学实验核子物理与天体物理中心的埃里克·阿德尔贝格（Eric Adelberger）第一次听到这样的说法，是在1999年的一个讲座中。“有些人认为这个想法很愚蠢，也有人认为它很酷，”他回忆道。但他和同事决定要用实验来检验这种说法。“如果能证实，我们对宇宙维度的认识一直是错的，还有比这更令人激动的事吗？”他说。

　　阿德尔贝格的“武器”是扭秤（torsion balance），其实就是18世纪90年代末，英国物理学家亨利·卡文迪许（Henry Cavendish）首次测量万有引力常数所用装置的“升级版”。在这个“现代版”的扭秤中，一根金属杆用丝线悬挂起来，可以自由扭动，金属杆的底端安放着一个探测圆盘，圆盘上钻有一系列小孔。在探测圆盘下方几微米处，还有一个钻有类似小孔的圆盘——这是吸引盘。当吸引盘转动时，小孔之间的盘体会对探测盘的盘体施加一个微弱引力，使探测盘和金属杆转动，从而扭转悬丝，使之转动大约十亿分之一度的微小角度。

　　为了确保探测盘不受地球和吸引盘引力之外其他作用力的影响，整个装置的所有部件都必须用非磁性物质制成，而且所有部件的表面都要镀上一层金，好让仪器所带电荷均匀分布。除此之外，整个装置的制作务求完美，要完全隔绝外部振动，包括停车场的车辆引起的振动。“我们最好的数据是在周末午夜到凌晨4点之间取得的，”阿德尔贝格感叹说，“这一点很讨厌，因为你收获最佳数据的时间很有限，弄得我们现在都成夜猫子了。”

　　精益求精的设计让研究人员可以排除其他影响因素，如果这样仍能观察到探测盘的扭转，他们知道肯定有好戏上演。到目前为止，阿德尔贝格的研究小组可以断定，在44微米及以上尺度肯定没有额外维度存在。他的两个研究生，以及全球其他10多个小组，都正在想方设法继续向微观尺度进发。不过，究竟要多久才能有所发现，取决于这些额外维度的大小。阿德尔贝格认为，如果额外维度卷曲得太厉害，“那答案可能是永远也发现不了。如果在30微米上有可见的卷曲，那就只需一年就能发现”。

　　但阿德尔贝格似乎很享受这种充满不确定因素与挑战的过程，因为他觉得这就像登山：“过程越艰难，登顶的感觉就越美妙，无限风光在险峰嘛。”

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