|
弦理論（string theory）
即弦論，是理論物理學(xué)上的一門學(xué)說。弦論的一個基本觀點就是，自然界的基本單元不是電子、光子、中微子和夸克之類的粒子。這些看起來像粒子的東西實際上都是很小很小的弦的閉合圈（稱為閉合弦或閉弦），閉弦的不同振動和運動就產(chǎn)生出各種不同的基本粒子。盡管弦論中的弦尺度非常小,但操控它們性質(zhì)的基本原理預(yù)言,存在著幾種尺度較大的薄膜狀物體,后者被簡稱為"膜".直觀的說,我們所處的宇宙空間也許就是九維空間中的三維膜.弦論是現(xiàn)在最有希望將自然界的基本粒子和四種相互作用力統(tǒng)一起來的理論。
概述
弦理論是一門理論物理學(xué)上的學(xué)說。理論里的物理模型認(rèn)為組成所有物質(zhì)的最基本單位是一小段“能量弦線”，大至星際銀河，小至電子， 質(zhì)子，夸克一類的基本粒子都是由這占有二維時空的“能量線”所組成。中文的翻譯上，一般是譯作“弦”.超弦理論可以解決和黑洞相關(guān)的問題。
模型建立
較早時期所建立的粒子學(xué)說則是認(rèn)為所有物質(zhì)是由只占一度空間的“點”狀粒子所組成，也是目前廣為接受的物理模型，也很成功的解釋和預(yù)測相當(dāng)多的物理現(xiàn)象和問題，但是此理論所根據(jù)的“粒子模型”卻遇到一些無法解釋的問題。比如，在靠近粒子的地方的引力會增加至無限大。比較起來，“弦理論”的基礎(chǔ)是“波動模型”，因此能夠避開前一種理論所遇到的問題。更深的弦理論學(xué)說不只是描述“弦”狀物體，還包含了點狀、薄膜狀物體，更高維度的空間，甚至平行宇宙。值得注意的是，弦理論目前尚未能做出可以實驗驗證的準(zhǔn)確預(yù)測，關(guān)于這一點，以下內(nèi)文會說明。
作用模式
雖然弦理論最開始是要解出強相互作用力的作用模式，但是后來的研究則發(fā)現(xiàn)了所有的最基本粒子，包含正反夸克，正反電子，正反中微子等等，以及四種基本作用力“粒子”（強、弱作用力粒子，電磁力粒子，以及重力粒子），都是由一小段的不停抖動的能量弦線所構(gòu)成，而各種粒子彼此之間的差異只是這弦線抖動的方式和形狀的不同而已。
弦理論與超弦理論
另外，“弦理論”這一用詞所指的原本包含了26度空間的玻色弦理論，和加入了超對稱性的超弦理論。在近日的物理界，“弦理論” 一般是專指“超弦理論”，而為了方便區(qū)分，較早的“玻色弦理論”則以全名稱呼。1990年代，愛德華·維頓提出了一個具有11 度空間的M理論，他和其他學(xué)者找到強力的證據(jù)，證明了當(dāng)時許多不同版本的超弦理論其實是M理論的不同極限設(shè)定條件下的結(jié)果。這些發(fā)現(xiàn)帶動了第二次超弦理論革新。
弦理論與終極理論
弦理論會吸引這么多注意，大部分的原因是因為它很有可能會成為終極理論。目前，描述微觀世界的量子力學(xué)與描述宏觀引力的廣義相對論在根本上有沖突，廣義相對論的平滑時空與微觀下時空劇烈的量子漲落相矛盾，這意味著二者不可能都正確，它們不能完整地描述世界。而除了引力之外，量子力學(xué)很自然的成功描述了其他三種基本作用力：電磁力、強力和弱力。弦理論也可能是量子引力的解決方案之一。超弦理論還包含了組成物質(zhì)的基本粒子之一的費米子。至于弦理論能不能成功的解釋基于目前物理界已知的所有作用力和物質(zhì)所組成的宇宙以及應(yīng)用到“黑洞”、“宇宙大爆炸”等需要同時用到量子力學(xué)與廣義相對論的極端情況，這還是未知數(shù)。
|
|
|
