M理論:統一了五種超弦理論和11維超引力理論

2021-03-01 宇宙解碼

    作為平行宇宙的第四類，建立在M理論基礎之上的宇宙完全與我們處於的宇宙不同，其物理性質和量子態都不一樣，甚至我們無法用直觀的圖像來表述這樣的宇宙。

    M理論是弦理論的延伸，而超弦理論則發展自弦理論。弦理論與傳統的基本粒子論不同之處在於不把一個基本粒子看成一個點粒子，而認為其是一根一維的弦，顯然這種思維完全顛覆了以往所有的宇宙學理論。

    弦理論中著名的威尼採亞諾公式可以理解為弦與弦的散射振幅，在此基礎上建立平行宇宙擁有難以想像的開放程度。

    量子力學中波和粒子被認為是同一現象的兩個不同表現，弦理論認為每一種振動模式都對應著一種粒子，特定弦的振動頻率決定了粒子的能量和質量，一根弦的不同振動模式可以形成我們現在所熟知的基本粒子。

    比如，根據弦理論，粒子被看作是長度為普朗克尺度一維弦，在引入費米子的座標後，科學家提出了超弦理論。超弦理論暗示的平行宇宙時空必須擁有十個維度，時空中也存在超對稱現象，但沒有真空穩定態的問題，超弦理論的形成意味著此類平行宇宙並非由粒子和場構成的時空，宇宙不僅是四維時空，而是多維的。

    10維超弦理論避免了量子力學與廣義相對論合併時遇到的重整化問題，還在一定程度上連接了強力、弱力、電磁力以及引力四種基本力。我們所處的時空是4維的，三維時空加上一維的時間。

    需要指出的是，我們熟知的牛頓力學、廣義相對論、電動力學還有量子場論等都可以存在於高維時空，不但可以在四維時空中進行完好地表達，也滿足四維以上的時空，沒有跡象表示這些理論不適合高維時空。

    上個世紀90年代中期，南加州大學超弦會議上，物理學家威頓等公布了有關超弦的研究成果，涉及對偶性與不同超對稱理論，科學家發現可以用不同的維數膜來研究對偶性，超弦理論下的10維時空透過強耦合極限可以形成11維的時空，由此誕生了M理論。

    10維時空中一根弦圍繞在第11維度的膜上，由此M理論擁有了一個強大的膜空間，統一了五種超弦理論和11維超引力理論。M理論的發展成熟意味著我們的宇宙建立高維時空中，完全顛覆了我們對宇宙是四維時空的概念，同時由M理論構造出的平行宇宙存在於一個膜的世界中。

    科學家發現時空是10維的，減去我們看見的3維時空還有7個維度，這些額外的空間必須進行緊緻化處理，將其捲曲成普朗克尺度，因此我們看不到這樣的維度，加上1維的時間，正是我們現在看到的時空。

    M理論向我們展示了一個神奇的膜宇宙，不僅時空的多維的，膜結構也可以是多維的，我們的宇宙狠可能是由多層膜構成的高維超空間，透過無數次的捲曲形成3-膜空間，看似非常遙遠的系外行星，在多層空間中可能僅距離我們數毫米。

    M理論為平行宇宙理論的發展提供了潛在機會，該理論的提出不僅使得我們所處的宇宙呈現鬼魅般神秘，由此構造出的平行宇宙可能也擁有類似的時空。

歡迎加入宇宙愛好者QQ群一起探討：探索·宇宙解碼-塵埃 418943320探索·宇宙解碼-星雲 564332884探索·宇宙解碼-恆星 125801070

相關焦點

  • M理論,弦理論的「王者」,它曲折的一統之路
    之前的篇章有介紹過，「超弦理論」將「弦理論」的空間維度從25維降到了9維，但是與此同時，誕生了各種各樣版本的理論，即使篩選到最後，還剩下五種各不相同的版本，也不知道誰對誰錯。本來是奔著「大統一」去的，這還沒「統一」呢，自個就「分裂」了，這不是搞笑嘛。
  • 超弦理論與平行宇宙
    99%的人都不理解：超弦理論與平行宇宙是什麼？在我們普通人的認知當中，事物一般都是三維立體的，加上時間的概念，構成了我們所熟知的四維宇宙，但是無論是牛頓還是愛因斯坦，都提出了宇宙可能存在多維空間，平行宇宙當中，10維空間也是可能存在的，那麼這樣的超弦理論和平行宇宙，到底是怎麼回事呢？
  • Superstring 超弦理論
    經過人們的研究發現，在十維空間中，實際上有5種自洽的超弦理論，它們分別是兩個IIA和IIB，一個規範為Apin(32)/Z2的雜化弦理論，一個規範群為E8×E8的雜化弦理論和一個規範為SO（32）的I型弦理論。對一個統一理論來說，5種可能性還是稍嫌多了一些。因此，過去一直有一些從更一般的理論導出這些超弦理論的嘗試，但直到1995年人們才得到一個比較完美的關於這5種超弦理論統一的圖像。
  • 超弦理論的最科學解讀
    其結合了五種超弦理論和十一維空間的超引力理論。超弦理論試圖統一量子力學和廣義相對論的矛盾，它將世間萬物的存在都統一到「弦」上。超弦理論認為組成我們世界的物質包括原子，電子，夸克等都不是由實體物質構成的，而是由萬物的基本單位「弦」的振動所構成，弦的不同振動方式會形成不同的粒子。
  • 讀懂「超弦理論」，探秘宇宙真相！
    其結合了五種超弦理論和十一維空間的超引力理論。超弦理論的誕生19世紀末物理學界誕生了兩大重要理論，一是愛因斯坦提出的相對論，二是量子力學的建立。兩者在各自領域對解說很多物理問題方面取得了很好的成效。量子力學描述的是微觀世界的現象和規律，在量子力學中的萬有引力小到完全可以忽略。
  • 硬核宇宙知識:為什麼在「M理論」中,宇宙是11維的?
    硬核宇宙知識：為什麼在「M理論」中，宇宙是11維的？相信許多關注物理學的朋友，應該知道關於宇宙的「終極理論」，也就是由愛德華·威縢教授提出的M理論。M理論認為，宇宙中所有的物質和能量轉化，包括時間和空間的交互，都能夠用這個終極理論來解釋。
  • 現代版「盲人摸象」:M理論是「大象」,包含5種不同的弦理論
    人們發現弦理論正是處在後者的情形，解弦理論方程時會得到無數個解，而每一個解都對應一個性質不同的宇宙，這無疑難以讓人信服，也絕不是弦理論家們希望看到的。其二，弦理論家們發現實際存在5種不同形式的弦理論，它們既有共性又有差別，每一種都不能被排除掉。它們分別是I型弦理論、IIA型弦理論、IIB型弦理論、雜化-O弦理論和雜化-E弦理論。
  • 大統一理論
    1974年，美國科學家喬治（Howard Georgi，1947- ）（左圖）和格拉肖提出了把強、弱、電三種相互作用統一在一起的SU（5）大統一理論。該理論認為：質子是不穩定的，估算出的質子壽命約為1028-2.5×1031年。大統一理論還作出預言：它可以自動得出電荷量子化，即所有電荷應是e/3的整數倍的結論 。大一統理論與標準模型不同，它預測質子衰變的存在。
  • 人類在4維空間,上帝已被超弦理論證實,宇宙11維是怎樣的存在?
    2維是一個平面，是由長度和寬度(或部分曲線)組成的平面。3維是無數2維平面在一起堆加就構成了三維空間，也就是立體的空間。4維分為時間上和空間上的4維。（4維準確來說有兩種：A.4維時空，是指3維空間加1維時間。B.4維空間，只指四個維度的空間。）
  • 弦理論和M理論解釋的宇宙大戰：不是10維，而是11維！
    五種不同的弦理論這五種不同的弦理論有幾個共同點：首先，它們都涉及到字符串；它們還要求宇宙總共有10個維度（通常的3個空間維度，加一個是時間維度）還有6個更微型維度，這些維度很小，在亞微觀尺度上蜷縮在自己身上。
  • 超弦理論簡介
    前者以楊振寧的規範原理為核心組件, 統一了自然界四種基本相互作用中的電磁, 強, 弱三種; 而後者則用幾何化的語言描述了萬有引力.而超弦理論的出現, 由前文的敘述我們顯然可知, 為解決前述問題提供了一個非常有前景的方案. 不僅如此, 現在, 我們對弦論的最高期望, 是它能為基本粒子, 相互作用, 甚至是時空本身, 提供一個比現有理論更為基本的統一描述 (這樣的理論稱為萬有理論, 即 TOE: Theory of Everything); 而相對論 (現有引力理論) 與量子場論等, 則作為此理論的低能近似出現.
  • 弦理論和M理論:一場解釋的宇宙大戰:不是10維,而是11維!
    然而，令人頭疼的是，弦理論有五個獨立的候選者，每一個看起來都與其他截然不同，哪一個可能是對的呢？ 五種不同的弦理論 這五種不同的弦理論有幾個共同點：首先，它們都涉及到字符串；它們還要求宇宙總共有10個維度（通常的3個空間維度，加一個是時間維度）還有6個更微型維度，這些維度很小，在亞微觀尺度上蜷縮在自己身上。
  • 簡單破解超弦理論
    弦理論是理論物理的一個分支學科，弦論的一個基本觀點是，自然界的基本單元不是電子、光子、中微子和夸克之類的點狀粒子，而是很小很小的線狀的「弦」（包括有端點的「開弦」和圈狀的「閉弦」或閉合弦）。弦的不同振動和運動就產生出各種不同的基本粒子，能量與物質是可以轉化的，故弦理論並非證明物質不存在。弦論中的弦尺度非常小，操控它們性質的基本原理預言，存在著幾種尺度較大的薄膜狀物體，後者被簡稱為「膜」。直觀的說，我們所處的宇宙空間可能是9+1維時空中的D3膜。弦論是現在最有希望將自然界的基本粒子和四種相互作用力統一起來的理論。
  • 從「弦理論」到「超弦理論」再到「M理論」,真是傻傻分不清楚
    相信不少人第一次聽說「弦理論」這個詞是從《生活大爆炸》中的謝耳朵開始的。看看謝耳朵介紹自己的職業時是怎麼說的：加州理工的高級理論量子物理學家，主要研究M理論，或者用外行人的話說叫弦理論。相信不少人會很費解，提及弦理論時會聽到各種不同的名稱：弦理論、超弦理論、M理論等等，它們之間到底有什麼區別呢？其實，弦理論的發展分為好幾個階段，每個階段的名稱也是有所變化的。玻色子弦理論以弦這個概念為基礎的第一個弦理論，準確的叫法是「玻色子弦理論」。玻色子弦理論是最早的弦理論版本，但由於存在一些根本性的錯誤，所以很快就被扔到角落了。
  • 最有可能統一所有力的理論:超弦理論 楊振寧對此表示不以為然
    直觀的說，我們所處的宇宙空間可能是9+1維時空中的D3膜。弦論是現在最有希望將自然界的基本粒子和四種相互作用力統一起來的理論。弦理論的雛形是在1968年由Gabriele Veneziano發現。他原本是要找能描述原子核內的強作用力的數學公式，然後在一本老舊的數學書裡找到了有200年之久的歐拉公式），這公式能夠成功的描述他所要求解的強作用力。
  • 超弦理論、M理論、高維空間是啥?咋來的?看完這篇文章你就懂了
    雖然只用一種理論解決所有公式定律理論聽起來好像過於理想，但這就是某些物理學家跟科學家們在做的事情，或許這就是他們的願望或者是終極夢想，在愛因斯坦去世不久後一個新的理論悄悄誕生了，這理論認為宇宙萬物都是由一種小到無法想像的振動能量弦所構成，這就是弦理論，也是有望統一宇宙四種基本力的萬有理論。
  • 超弦理論：顛覆一切的超級理論
    廣義相對論，則是一門有關於時空和引力的理論。，它便是超弦理論。這便是超弦理論早期的原型。就是在這樣的背景下，超弦理論登上了歷史舞臺。，但是地毯真的是2維的嗎？
  • 物理需要大統一理論
    超弦理論超弦理論、M理論和黑洞物理學超弦理論是物理學家追求統一理論的最自然的結果。愛因斯坦建立相對論之後自然地想到要統一當時公知的兩種相互作用－－萬有引力和電磁力。他花費了後半生近40年的主要精力去尋求和建立一個統一理論，但沒有成功。回過頭來看歷史，愛因斯坦的失敗並不奇怪。
  • 宇宙理論之爭!弦理論最終會被M理論統一嗎?
    弦論的一個基本觀點是，自然界的基本單元不是電子、光子、中微子和夸克之類的點狀粒子，而是很小很小的線狀的「弦」，這些可以是有端點的「開弦」，也可以是圈狀的「閉弦」。弦的不同振動和運動就產生出各種不同的基本粒子，能量與物質是可以轉化的，故弦理論並非證明物質不存在。這五種不同的弦理論有一些共同點。首先，它們都涉及維度。
  • 「超弦理論」講了個啥?通俗版! 獨家首發!
    為了簡化，我們在這裡不區分弦理論和超弦理論。加來道雄弦理論是現代物理學的一個分支，它的許多推論不僅讓常人難以理解，有時專業人士也會感到疑惑！如果你非要讓筆者解讀弦理論的深奧之處，你或許會失望了！ 當然，筆者儘量把超弦理論的基本思維框架介紹到！