從「弦理論」到「超弦理論」再到「M理論」,真是傻傻分不清楚

2021-01-08 小斯想

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。

超弦理論

經過修正與改進,物理學家們將超對稱性這個概念加入到了弦理論中,於是超對稱弦理論——即超弦理論就誕生了。超弦理論中的這個「超」字指的是超對稱性。

但是超弦理論並不是一個理論,而是五個理論。超對稱性可以通過五種不同的方式進入弦理論,於是形成了五個理論。

那麼問題來了,這五個理論究竟哪個才是正確的?如果只有一個正確,那其他四個又為什麼會出現?諸如此類的問題讓物理學家們很頭疼。

M理論

1995年,愛德·威滕發表的理論震驚了弦理論界。他為弦理論提供了一個全新的觀點,所謂的5個理論,只不過是對同一事物的5種不同看法而已,就如同一個人的五個影像。於是,5個理論被統一為「M理論」了。而M理論成為了一個獨一無二的統一理論,這可能就是愛因斯坦夢寐以求的那個大一統理論!

而這個M到底指的是什麼,大家眾說紛紜。不過按照愛德·威滕自己的說法是,怎麼解釋都行,你喜歡就好。

物理學家口中的弦理論一般是指「超弦理論」,而最早的「玻色子弦理論」和最近的「M理論」則分別以各自的名稱為稱呼,而普通人稱呼的弦理論更多情況下應該是代表最新的「M理論」。所以,謝耳朵介紹自己職業時才會說自己的專業是M理論,也就是普通人口中的弦理論。

現在,大家看到弦理論、玻色子弦理論、超弦理論、M理論等其中的任意一種稱呼,基本能知道其所代表的意思了。

相關焦點

  • 弦理論和M-弦理論
    為此,科學家提出了弦理論,不久經過兩次變革,衍生出了如今的M-理論。    為什麼會誕生弦理論?過去兩個世紀的科學家都致力於研究大爆炸之前的宇宙,目前,暴脹場讓我們知道了大爆炸之前的「宇宙黑暗世紀」的模樣,但再追溯到那個「點」,我們就沒有再科學的理論來支持了。於是我們決定到黑洞裡去尋找答案(因為黑洞奇點和我們稱為宇宙開端的極為相似)。
  • Superstring 超弦理論
    弦理論或者超弦理論是那些象量子和夸克等等已經溶入大眾詞典的諸多新科學專用詞彙之一,但它們卻很少能被人解釋清楚。即使會議的參加者也會告訴你,超弦理論,象許多新興科學和研究領域一樣,涉及了許多高前沿的數學領域,並不是很容易能把握的。超弦理論到底是什麼呢?
  • 「弦理論」的升級版,對於「超弦理論」,你知道多少呢
    我們都知道,早期弦理論一度被打入冷宮,只是後來經過施瓦茨等人的不懈努力,才發展出了後來的升級版本「超弦理論」。相信很多人都會有個疑問,為什麼叫「超弦理論」。這裡的「超」到底是個啥意思?它和之前的「弦理論」到底有什麼區別?今天我們就來解答這個問題。
  • 超弦理論:顛覆一切的超級理論
    那在超弦理論被提出之前,有什麼理論是其先驅理論,或者說是指導理論呢?萬物皆由原子組成1803年,英國科學家約翰-道爾頓提出了萬物皆由原子組成的學說,馬上顛覆了當時人們的世界觀:原來世間的萬物,看似紛繁複雜,實際上本質上卻是一樣的:它們都是由無數的原子組成,而原子之下,再不可分。
  • 弦理論到M理論,你知道弦理論的發展軌跡,和弦理論的科學依據嗎
    畢竟沒有科學證據能夠證明,宇宙大爆炸實實在在的發生過,同時現在的科學家開始有了一系列新的發現,弦理論就是在這個基礎上,逐漸的開始發展起來,隨著我國科教頻道的一個紀錄片出現,弦理論更加引起大家的注意。所以弦理論幾乎處於一個停滯的階段,這讓科學界對於弦理論是否正確,開始提出了一系列的質疑。隨著科學的不斷發展,重離子和超重力開始出現,此時弦理論終於找到了一些依據。一九八零的時候終於第一個超弦理論模型出現了,這個科學研究帶來了一個新的變化。
  • M理論:統一了五種超弦理論和11維超引力理論
    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。
  • 「大一統」的超弦理論為什麼要把更小的弦作為基本單位?
    這些弦非常小,大約只有原子核的一萬億億分之一,即使用上世界上最清晰的顯微鏡我們也發現不了它們的蹤跡。就算站在亞原子的尺度,弦還是太小了,用量子加速器把弦的物質能量提高到以前的1000億倍,才能揭示它們是弦而不是粒子。這樣解釋也還是太模糊了,屏幕前的你可能也很納悶——弦到底是什麼呢?
  • 「大一統」的超弦理論為什麼要把更小的弦作為基本單位?
    就算站在亞原子的尺度,弦還是太小了,用量子加速器把弦的物質能量提高到以前的1000億倍,才能揭示它們是弦而不是粒子。在這裡我們要記住一個前提,弦是真正最基本的東西,是曾經人們心目中的「原子」,也是再不可分的基原。在這一理論下,弦就是構成這個世間萬物的最基礎單元。從現在來看,弦是原子的構成單位,如果今後出現了什麼東西可以構成弦,那它就可以取代弦目前的位置,成為最基本的單元。
  • 弦理論
    更深的弦理論學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確預測,關於這一點,以下內文會說明。但根據維內奇諾本人的說法,這個函數是他多年努力的結果,而那些「偶然發現」以及「從數學書中發現」的傳言令他本人很不高興。 不久後李奧納特·薩斯坎德發現,這函數可理解為一小段類似橡皮筋那樣可扭曲抖動的有彈性的「線段」,這在日後則發展成「弦理論」。目前弦論學家普遍認為強子散射振幅公式是弦論的開端,此一公式即來自於Γ函數與B函數,描述兩個強子一開始是兩條弦,然後融合成一條,再分裂出兩條。
  • 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。
  • 淺談量子引力及超弦/M-理論
    報告題目:淺談量子引力及超弦/M-理論 報告人:盧建新 教授 中國科技大學 報告時間:2019年9月25日10:00 報告地點:中心校區唐敖慶樓C603報告廳 報告摘要: 本報告將通俗介紹為什麼要研究量子引力,超弦/M-理論在量子引力和相互作用統一理論研究中的作用和地位,超弦/M-理論的基本內涵,以及該理論的研究又給了我們什麼啟示等。
  • 弦理論和超弦理論是什麼?它們能解釋宇宙的起源嗎?
    17世紀後期,牛頓提出了重力理論。這個理論在當時通行無阻,它不但正確地描述了行星和月球的運動,而且對我們身邊的所有運動都能很好地描述。但愛因斯坦意識到還有些問題牛頓沒有解決,因為牛頓自己曾經承認,雖然他知道如何計算重力的效果,但是他搞不清楚重力究竟是如何起作用的。比如說,太陽距離地球1.5億千米,在這麼大的尺度上,它是怎樣影響地球運動的?
  • 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。
  • 簡單破解超弦理論
    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。
  • 宇宙理論之爭!弦理論最終會被M理論統一嗎?
    在所有的理論中,弦振動的方式極大地豐富了我們的物質世界,從自然的力量到物質的構成,再到物理常數本身。但當我們一旦涉及到物理理論時,細節就變得尤為重要,而且五種相互競爭的弦模型在細節上有所不同。一些理論只有閉合的弦環,而另一些理論允許開放的、擺動的弦。一些理論只允許振動沿弦的一個方向傳播,而另一些則允許兩個方向都傳播。
  • 用超弦理論解釋萬物成因
    超弦理論是一種解釋萬事萬物成因的終極理論,大家已經知道的宏觀世界的物質由分子構成的,分子又是由原子構成,原子又是由原子核和電子構成,原子核又由質子和中子構成,質子和中子還可以再分為夸克,照這個分下去,什麼時候是個頭呢?
  • String Theory 弦理論
    編輯弦理論(以及它的升級版超弦理論)認為所有的亞原子粒子都並非是小點,而是類似於橡皮筋的弦 [1] 。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」,而為了方便區分,較早的「玻色弦理論」則以全名稱呼。
  • 弦理論:一種欲描述一切現象的理論
    那麼,超弦理論到底是什麼?理論物理專家用下列概念來定義、評論超弦理論:    ——超弦理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;    ——超弦理論認為弦是物質組成的最基本單元,所有的基本粒子如電子、光子、中微子和夸克都是弦的不同振動激發態;    ——超弦理論第一次將20世紀的兩大基礎理論——廣義相對論和量子力學結合到一個數學上自洽的框架裡;    ——超弦理論有可能解決長期困擾物理學家的難題如黑洞的本質和宇宙的起源
  • 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。