美科学家认为：物理学领域将迎来第三次革命（上）

文章说，所有的物理学理论都认为，人类目前的空间和时间概念将要发生根本性变化，弦论可能成为新革命的开始。
【美国《华尔街日报》７月１２日文章】题：知识的新领域（作者普林斯顿大学物理学教授戴维·格罗斯尖端课题研究所教授爱德华·威滕）
半个世纪以来，我们对自然规律的理解已取得很大进步。从μ介子到夸克，从奇异粒子到ｗ玻色子，从时间不对称性到核子共振，种种实验带来的一个又一个惊人发现令我们感到震惊。经过长期紧张的努力，物理学家已用这种原料创造了一种解释亚原子世界已知的所有力的综合理论——粒子物理学的标准模型。
然而在这场胜利中，有人断言，这种与科学时代一样古老、旨在揭开自然最基本规律的又一层秘密的探索现已停顿了。实际上，每一步进展都使基本粒子物理学家们提出一些需要更高能量、更复杂并且耗资更多的实验才能回答的问题。
这一进程如今已到了一个前途未卜的关键时刻——当我们痛苦地看到国会于１９９３年拒绝给超导超级对撞机计划拨款时，它的前途不仅要依靠物理学家，而且要依靠社会的承诺和本身不是专职科学家的公众的兴趣。
我们认为，使粒子物理继续具有生命力的因素确实存在。我们现在能够提出的一些问题至少与以前提出的问题一样令人激动。在今后１０年里，至少解决其中一些问题所必需的仪器将建造出来，令人激动的发现很可能不久将接踵而至。最终，我们开始形成一种新理论，这种理论将改变我们对物理学的根本理解，使我们的时间和空间概念发生革命，并且也许会为针对自然界中各种力的统一理论提供框架。发现的周期
每当人们发现一种新的自然现象时，首先会问：“这种现象是什么？”这一阶段的探索主要是实验性的。一旦这个关于“什么”的问题得到解答，物理学家们会提出：“它是怎样运作的？”在这一阶段，实验工作者和理论工作者共同努力，试图发现和理解物理现象的规律性并且把这些规律性用数学形式表达出来。当科学家们理解了这是什么现象以及它的运作方式以后，我们就会提出：“为什么它会这样？”这个阶段主要是从理论上下功夫。这部分工作常常产生新的深刻认识，这些认识启发人们开展旨在发现新现象的新实验。于是，又开始新的一个周期。
就基本粒子物理学来说，第一阶段是在二战结束后随着使研究整个亚原子粒子世界成为可能的现代加速器的出现真正开始的。到７０年代中期，这些仪器获得了很多完全出人意料的发现，这些发现促使物理学家形成一种综合理论，阐述自然界已知的大多数基本组成物和支配它们的规律。这种理论现在被称为标准模型。这种理论随后在美国和国外受到粒子加速器的精确检验，它的理论结构已得到很大提高和完善，对于基本粒子物理学的大部分理论来说，周期已越过了“如何”阶段。
这样，我们目前处在“为什么”这个阶段。这个标准模型回答了自然界大部分已知组成物的“什么”和“怎样”问题，但它留下了一大堆“为什么”的问题。关于证实超对称性
这些问题中最重要的一个是，为什么质子质量是标准模型允许质量的一百亿亿分之一。一个与此有关的难题是，为什么自然界中存在大型物体，比如恒星、行星和人。根据各种实验和理论暗示，这两个问题有一个解释，那就是：自然界中有一种奇特、迄今为止在很大程度上人们还没有研究的被称为“超对称”的结构。
简要地说，对超对称性的证实可能建立一种全新的时—空“量子”维度，带有用量子力学符号表示而不是用普通数字表示的新坐标。这种对称性有可能解释为什么普通物质会存在，并且可能再预测出一些新粒子的存在。由于目前还没有观察到新粒子，因此超对称性需要用精细的实验才能弄清楚。
如果超对称性发挥着物理学家们猜想的这种作用，那么超对称性很有可能在今后１０年里得到证实。在现有的加速器中，有可能做到这一点的有位于伊利诺伊州巴达维亚的能源部费米实验室的质子对撞机和日内瓦欧洲核子研究中心的电子对撞机。去年在费米实验室进行的最后一次实验发现了顶夸克，显现出令人心驰神往的超对称性的端倪。当这台机器在１９９９年更新后，这种状态就会澄清。对欧洲核子研究中心的电子对撞机来说，人们将在未来几个月内把它的能量提高３５％。结果可能引人注目，因为电子对撞机的能量尽管一般来说大大低于质子对撞机，但是在研究某些现象方面却很彻底和快捷。
如果现有的对撞机不能发现超对称性，那么欧洲核子研究中心大约于１０年之后开始运行的“大型强子对撞机”很可能会发现超对称性。
除了大型强子对撞机之外，德国、日本和美国的实验所正在紧张实施一些研究和开发计划，以设计一种先进的被称为“下一代线性对撞机（ＮＬＣ）”的电子对撞机。万一大型强子对撞机发现了超对称性，下一代线性对撞机可能就是发现很多关键细节的机选。（上）