超弦理論是什麼?

2021-01-10 騰訊網

超弦理論(M理論)誕生之前,我們的世界是這樣的:

宇宙是四維時空,包括三維空間加一維時間,其四維時空尺寸為138億光年,而三維空間大小至少不小於910億光年,也有可能為無限大。

宇宙由無數星系、恆星、行星及暗物質、暗能量等構成,所有這些事物又都由電子、夸克、中微子等基本粒子構成,引力、電磁力、強力和弱力把它們膠合在一起。

對宇宙進行定性定量分析,大尺度上適用相對論,微觀尺度上適用量子力學,搞反了物理定律就變得一塌糊塗。

超弦理論誕生後,我們的世界是這樣的:

上面的描述基本正確,不過宇宙是十一維時空,十維空間加一維時間,其中只有三位空間是展開的,就是我們現在可以看到的三維宇宙空間,還有七維空間緊緊捲縮起來,只有普朗克長度(1.6x10^-35米)大小,遍布宇宙的每一個角落,人們根本無法看到。

那麼其它七維空間是幹什麼用的呢?

激動人心的時刻到了,超弦理論的主角,最閃亮的明星,一切事物真正最基礎的單元——弦出場了。

超弦理論認為,我們此前所認為的最小物質單元基本粒子也不是最小的,電子、夸克、中微子甚至引力子、光子等等都是由弦構成的,弦的不同振動模式決定了它是成為電子還是夸克還是引力子、光子,我們的世界終於在最小的尺度上統一到宇宙的弦上了。

由於現有技術無法用實驗驗證弦的存在,科學家們試圖用數學模型建立弦的振動模式,這時突然發現僅有三維空間根本無法完成這個空前的壯舉,形勢嚴重惡化,十維(或九維)空間應運而生,弦被認為是在多維的卡-丘空間振蕩。

正是在更高維的空間裡,物體的電場和磁場相互作用形成萬有引力,量子力學和相對論的矛盾得以解決,引力、電磁力、強力和弱力在超弦理論下完全融合成一種力。

即使是現在尚沒有定論的暗物質,超弦理論也為它預留了多種可能的弦振動模式。

以上就是用最通俗的語言描述的超弦理論,無所謂正確不正確,因為超弦理論還在發展初期,距離大統一理論還有遙遠漫長的距離要走,各種觀點誰也不敢肯定自己就是完全正確的。

總之,超弦理論就是要把宇宙間一切事物都統一到弦上,建立定性定量的數學模型,創造統一宇宙間一切事物的萬有理論。

目前科學家們已建立了超弦理論的大致框架,當然由於尚未獲得實驗證實,超弦理論更多被歸於一個數學框架或哲學的範疇,而不能完全算是物理學。

幾年前寫的了,回過頭看一下,好像也沒什麼問題。

當然,這個理論似乎也沒任何發展,像是被扔進黑洞裡了,真是遺憾。

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