數學家解開弦理論的脈絡

2020-09-05 工程學習

K3曲面在3維空間中的橫截面示例，類似於猶他州立大學和密蘇裡大學的模型。路易斯數學家過去曾在八個維度上研究F理論和異質理論之間的字符串對偶性。

簡而言之，字符串理論是一種解釋一切的提議方法。實際上，這沒有什麼簡單的。弦理論是物理學的一種理論框架，描述了稱為「弦」的一維振動纖維狀物體，它們在空間中傳播並相互影響。精力充沛的頭腦正在逐步地使用數學模型來發現和解密物理宇宙的基本原理。在這些勇敢的探險家中，有猶他州立大學的數學家託馬斯·希爾（Thomas Hill）和他的教師導師安德烈亞斯·馬爾蒙迪（Andreas Malmendier）。

與密蘇裡州聖大學的同事阿德裡安·克林格（Adrian Clingher）路易斯（Louis）團隊在2020年8月7日《數學物理快報》在線版中發表了有關弦論兩個分支的發現，即「 F理論與D = 8中具有兩個威爾遜譜系的異質弦之間的對偶性」 。美國大學的研究人員的工作得到了西蒙斯基金會的資助。

希爾表示：「我們研究了特殊的K3曲面家族-尺寸為2的緊密連接的複雜曲面，這是理解物理理論對稱性的重要幾何工具，」希爾於2018年畢業於美國大學的榮譽計劃，並獲得了數學學士學位。去年春天完成了數學碩士學位。「在這種情況下，我們正在八個維度上研究 F理論和異質弦理論之間的字符串對偶性。」

希爾說，該團隊證明了他們研究的K3表面採用四種獨特的方式將表面切成雅可比橢圓形纖維，即圓環形纖維的形成。研究人員為每種纖維構造了顯式方程。

他說：「 這項研究的重要部分涉及識別每個K3 曲面內的某些幾何構造塊，稱為&39;切片'。」 「通過檢查切片的順序，我們可以可視化並更好地理解整個麵包。」

他說，論文中描述的工作代表了數小時的艱辛工作，以證明四種纖維定理的定理，然後通過困難的代數公式推導每個定理。

「對於該過程的後半部分，我們使用了Maple軟體和USU開發的專用微分幾何軟體包，從而簡化了我們的計算工作，」 Malmendier說。

相關焦點

  • 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。玄理論的誕生是在一九六八年的時候，當時在魏斯曼科學研究院的義大利物理學家維那亞多【Gabriel Veneziano】在研究一個強作用力的論文，他想要解釋強作用力，但是這個強作用力給他帶來了很大的困擾，就在這個時候，這位科學家在翻閱資料的時候，偶然看到十九世紀的數學家尤拉【Leonhard Euler】的著作。
  • 為什麼會有弦理論
    我這裡所說的「弦理論」,並不是單指早期的「玻色弦理論」,或「超弦理論」,而是包含「M理論」在內的所有弦理論,可以說是廣義上的弦理論,另外因為這個理論不像,相對論和量子力學那樣成熟,它相對來說比較前沿,為什麼會出現這個弦理論,在一向重視實驗的物理學中。
  • 弦理論的十一維空間
    1919年一個無名的波蘭數學家，來自柯尼斯堡大學的卡魯扎卻敢向顯然的事實挑戰，他提出宇宙也許不止有三個空間維度，而是有更多，當時聽起來就是傻話，但是這傻話卻動搖了物理學的基礎。當然，很久以後我們才意識到卡魯扎的建議變革了物理學定律的體系，人們至今還為他的遠見感到震驚。
  • 如此玄幻的弦理論究竟是什麼?
    弦理論是一個前沿的觀點，即所有基本粒子實際上都是弦的微小振動環。弦理論試圖將20世紀物理學的兩大支柱——量子力學和愛因斯坦的相對論，與一個可以解釋所有物理現實的總體框架結合起來。它通過假設粒子實際上是一維的、像弦一樣的實體來實現這一點，這些實體的振動決定粒子的特性，比如它們的質量和電荷。
  • 弦理論和M-弦理論
    （ 在任何結合廣義相對論與量子力學的量子引力理論中，若在時間短於普朗克時間、距離小於普朗克長度的尺度下，我們傳統上對時間、空間的標示將會全盤瓦解。 ）如今，在普朗克尺度中，一切理論都只是純理論。    在弦理論之前， 量子力學和廣義相對論是二十世紀兩個非常成功的理論，但令人驚訝的是這兩個理論在現有的框架下是相衝突的。
  • 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。另外，「弦理論」這一用詞所指的原本包含26維的玻色弦理論，和加入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」，為了方便區分，較早的「玻色弦理論」則以全名稱呼。
  • 科學家聚京城探討弦理論
    四川新聞網-成都商報訊　　據新華社北京6月19日電2006年國際弦理論大會19日上午在人民大會堂開幕，大會主席、美籍華裔數學家丘成桐教授在開幕式上說，弦理論是目前最有希望將自然界的基本粒子和四種相互作用力（包括引力）統一起來的理論，它第一次將20世紀的兩大基礎理論——廣義相對論和量子力學，結合到一個數學的框架內，有可能解決一些長期困擾物理學家的世紀難題
  • 宇宙的真相是弦理論嗎?
    弦理論代表了理論物理學家的一個主要夢想 - 描述一個數學圖景中的所有力量和物質。但是，經過無數的論文，會議和乾擦標記，許多曾經希望的令人驚嘆的突破似乎比以往任何時候都更加遙遠。 然而，即使沒有浮華進展的跡象，由此產生的洞察力也給物理學和數學留下了深刻的印記。無論喜歡與否（有些物理學家肯定不喜歡），弦理論仍然存在。
  • 跳出弦理論的陷阱,曾經的弦理論家揭露弦理論圈內真相
    曾經有一個權威統計，說過去的20多年裡，只要是做量子引力理論的助理教授們，如果不以弦理論或高維理論為基礎，沒有一個能被美國相關大學錄用，弦理論的風靡程度由此可見一斑。細心的讀者可能會從文章的標題上猜測作者可能是一個「反弦論者」，在這裡筆者也不諱言，自己曾經是弦理論的擁躉，但現在不是！
  • 弦理論到底在說啥?
    在這樣的背景下，有物理學家提出了弦理論，認為它是能夠統一這兩大學說的「萬有理論」。你聽說過弦理論嗎？它真的能解答宇宙的終極問題嗎？為什麼要用弦來代替粒子作為萬物基元，而不是其他東西？弦理論所提出的高維空間真的存在嗎？它可以被證實嗎？關於弦理論，你不知道、想知道的，都在這裡！
  • 弦理論裡超過四維的高維空間是什麼樣子的?
    弦理論、超弦理論、M理論一般都被人統稱為弦理論，因為它們的基礎都是一樣的，就是弦。弦理論算出來有26個維度，超弦理論算出來有10個維度，M理論算出來11個維度。而物理學家通過計算得到的時空維數是統一的，特別是弦理論和超弦理論，它們是統一四種基本力所需要具備的時空維數，維度並不是每一維什麼樣子，而是多少維就是這個樣子。拿超弦理論後M理論來說吧，26維弦理論太古老了。超弦理論裡一共有九個空間維度，加上一個時間維度一共是十維時空。
  • 弦理論是萬能理論嗎?
    眾所周知，弦理論是物理學家們希望有朝一日能夠解釋一切的理論。科學家希望所有的力，所有的粒子，所有的常數，所有都能處在一個理論框架下，而我們看到的一切都是微小的，振動的弦的結果。事實上理論家們從20世紀60年代就開始研究這個想法，他們首先意識到的是，要讓這個理論起作用，就必須有比我們習慣的四個維度更多的維度，這想法聽起來相當瘋狂！
  • 在弦理論基礎上,黑洞毛毛球理論出現,它顛覆了我們對黑洞的認知
    於是他們嘗試用弦理論來解答，弦理論聲稱是一種萬物的理論，能夠解釋每一種粒子，每一種力，以及宇宙中的一切。弦理論是一種宇宙模型，該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。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。
  • 揭開弦理論的真面目:弦理論是解釋宇宙所有問題的終極理論嗎?
    當今，主流學者們的科普文章或演講一般從經典物理學（經典電動力學）開始說起，然後談到相對論（光是粒子）和量子力學（所有的量子都是粒子）的基本觀點，最後的結尾總是會說所有的量子都是振動的弦。這給人們一個印象，隨著人類觀測能力的進步，人類像剝洋蔥一樣一層一層地解開量子的秘密。但是，這種觀念是錯誤的。
  • 世上最強數學家有多可怕?解開100萬美金難題,卻不領取
    世界上傳奇的人物很多，像是發明大王愛迪生、著名科學家愛因斯坦、發現元素「鐳」的居裡夫人，歷史上的名人多半都因為自己的貢獻而名留青史，甚至在當時便飛黃騰達，但有這麼一位數學家，不僅放蕩不羈，還解開了「世界七大難題」的其中一道，這位頂尖卻不求名利的數學家就是俄羅斯數學家，格裡戈裡.佩雷爾曼
  • 弦理論的簡化解釋和簡要歷史
    弦理論的出現寄託了理論物理學家的夢想，那就是在一張數學圖中描述所有力和物質。但是在無數的討論、會議、論文之後，許多曾經希望實現的驚人突破似乎比以往任何時候都遙遙無期。雖然即使沒有任何光輝的進展跡象，但是所得到也對物理和數學留下了深刻的烙印。
  • String Theory 弦理論
    在弦理論中，基本對象不是佔據空間單獨一點的基本粒子，而是一維的弦。這些弦可以有端點，或者他們可以自己連接成一個閉合圈環。正如小提琴上的弦，弦理論中支持一定的振蕩模式，或者共振頻率，其波長準確地配合。比較起來，「弦理論」的基礎是「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，以下文會說明。
  • 弦理論三先驅獲2020年狄拉克獎
    弦理論是基礎物理的一種理論框架，其將物質描述為由一維的微觀客體—— 弦所組成。這些弦可以被視為能量的微絲，它們以不同的模式振動。就像琴弦的不同振動模式產生不同的音符一樣，弦的不同振動狀態產生不同的基本粒子（通過賦予其質量、電荷等性質），如電子、中微子。
  • 弦理論三先驅獲2020年狄拉克獎
    弦理論是基礎物理的一種理論框架，其將物質描述為由一維的微觀客體—— 弦所組成。這些弦可以被視為能量的微絲，它們以不同的模式振動。就像琴弦的不同振動模式產生不同的音符一樣，弦的不同振動狀態產生不同的基本粒子（通過賦予其質量、電荷等性質），如電子、中微子。弦理論是物理學家提出的物理學大統一理論方案，試圖將描述引力的愛因斯坦廣義相對論和描述物質基本組成的量子力學結合起來。
  • 為什麼弦理論不是科學理論?
    似乎，通過稱其為「弦理論」而將其表示為一種科學問題的解決方案，我們已經給出了肯定的回答：是的，弦理論就是一種科學理論。但它僅僅是數學意義上的理論， 這意味著它有自己獨有的一套公式、假設、元素與由其推導的定理和推論。集合論、群論、數論都是數學理論的例子，弦理論也是如此。