科学家将寻找宇宙被“降维”的证据

对于宇宙，我们自认为已经知道了很多。在宏观层面上，我们有一个看似完美的相对论；在微观层面上，我们拥有强大的量子力学。但是两者之间有很多不相容的地方。

许多科学家致力于建立大统一理论，即万物理论，试图用一种理论解释宏观世界和微观世界。

其中最著名的是弦理论。弦理论认为，轴子这种存在于宇宙中的几乎看不见的粒子，曾经以弦的形式形成了一张巨大的网，覆盖了整个宇宙。

弦理论确实不完整，但也不是不能检验。

轴子是物理学家FrankWilczek于1978年首次提出的假想粒子。

轴子因与某种不对称性有关而得名。宇宙总是偏爱对称性，物理学家也有同样的倾向。哪里有物质，哪里就有反物质。但在实际研究中，物理学家发现了很多不对称现象。例如，在强相互作用力的研究中。

为了揭开强相互作用力之谜，引入了新的对称性来弥补这一不足。但这种新的对称性只出现在高能状态，而在日常的低能状态中消失。因此，物理学家假设可能存在一种新的对应物，即轴子。

轴子的存在可以帮助弦理论解决一个奇怪的问题——额外的维度在哪里。弦理论的建立依赖于这些额外的维度。但是我们在日常生活中体验不到这些额外的维度，它们只存在于微观尺度上。他们蜷缩着。它们有10^200种卷曲方式。

弦理论还表明，不仅存在一种轴子，而且至少存在数百种轴子，它们都具有不同的质量。这些包括那些产生强大相互作用力的。

轴子也是暗物质的候选之一。但这个假说在观测上会遇到很多挑战，所以有人转而将注意力转向寻找那些质量更小的轴子。

还发现宇宙在其早期阶段经历了相变。它已经从奇异的高能状态转变为我们每天都经历的低能状态，并在此过程中改变了许多特性。

在这些相变之一中，轴子还没有凝结成粒子，而是以环或线的形式存在。当时，超轻、几乎看不见的弦网曾经遍布整个宇宙。

基于这种认识，以及观测技术的进步，一些科学家认为我们真的可以看到这张网。

轴子弦非常小，无法与光子和其他粒子相互作用，因此我们无法直接看到它们。但是宇宙为我们提供了背景光，我们可以通过某种方式看到这张网的轮廓。

这种背景光是宇宙微波背景辐射。宇宙微波背景辐射是宇宙中最古老的光形式。它出现在宇宙只有38万年的时候。它几乎渗透了整个时空到达地球。

理论上，我们可以在这个背景光下看到138亿年前宇宙诞生以来发生的一切。如果轴子网真的存在，那么我们也能发现它。

三位学者最近在arXiv上发表文章称，当宇宙微波背景辐射穿过弦网时，光子的极化可能会发生变化。这是因为宇宙微波背景辐射是一种电磁波，光子的极化幅度反映了电场的方向。如果轴子弦存在，宇宙微波背景辐射及其遭遇将发生变化。我们可以使用特殊的滤波器，通过观察宇宙微波背景辐射中极化振幅的变化，发现这种效应，进而发现弦网的存在。

研究人员发现，如果弦网络存在，宇宙微波背景辐射中的极化幅度变化约为1%，接近我们目前的探测能力。鉴于目前正在建造的大量微波探测器，我们或许很快就能查明宇宙中是否真的存在弦网，以及我们是否生活在一个轴子宇宙中。

如果这个轴子弦网真的存在，它可能会改变整个物理学。这将表明弦理论是正确的，这反过来意味着宇宙可能确实有更多的维度。

参考：

ACMBMillikanExperimentwithCosmicAxiverseStrings

https://arxiv.org/abs/1912.02823