弦理论简介

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先来作者总结：弦理论（超弦理论）实际上在目前是不可实验的，而科学的重要定义是可重复、可实验、数据化。那么，在不可实验只是纯理论的这样一种说法可能更多地偏向于假说，而弦理论的来源其实也和哲学、玄学分不开关系。实际上，在现代物理界，许多理论都要从哲学、玄学里汲取思想的营养；而这正好是证明了“理性”向“超理性”的方向在不断拓展。现代的物理学使命正是“拓展（explore）”；而社会学科则更多地在“内爆（inplore，created－by－somebody，not－nobody，but－i－do－not－konw－who－he－is。)”向内部更深层次地挖掘。而人类要想突破已有的、禁锢的认知，就必须要对曾经摒弃、排斥的宗教思想甚至从原始的巫术崇拜里找到认识世界的新途径……

弦理论是发展中的理论物理学的一支，结合量子力学和广义相对论为量子引力。弦理论用一段段“能量弦线”作最基本单位以说明宇宙里所有微观粒子如电子、质子及夸克都由这一维的“能量线”所组成。中文文献上，一般写作“弦”或“絃”。较早时期所建立的粒子学说则是认为所有物质是由零维的点粒子所组成，也是目前广为接受的物理模型，也很成功的解释和预测相当多的物理现象和问题，但是此理论所根据的粒子模型却遇到一些无法解释的问题。比较起来，弦理论的基础是波动模型，因此能够避开前一种理论所遇到的问题。更深的弦理论学说不只是描述弦状物体，还包含了点状、薄膜状物体，更高维度的空间，甚至平行宇宙。值得注意的是，弦理论目前尚未能做出可以实验验证的准确预测，关于这一点，以下内文会说明。弦理论的雏形是在1968年由维内奇诺（gabrieleveneziano）发现。有说法称，他原本是要找能描述原子核内的强作用力的数学函数，然后在一本老旧的数学书里找到了有200年历史的贝塔函数（欧拉），这函数能够描述他所要求解的强作用力。事实并非如此，根据维内奇诺本人的说法，这个函数是他多年努力的结果，而那些“偶然发现”以及“从数学书中发现”的传言令他本人很不高兴。不久后李奥纳特·苏士侃发现，这函数可理解为一小段类似橡皮筋那样可扭曲抖动的有弹性的“线段”，这在日后则发展成“弦理论”。虽然弦理论最开始是要解出强作用力的作用模式，但是后来的研究则发现了所有的粒子（含反粒子），如正反夸克，正反电子（电子、正电子），正反中微子等等，以及四种基本作用力粒子（胶子、中间玻色子、光子、引力子），都能用类似方法表示成一小段的不停振动的能量弦线，而各种粒子彼此之间的差异只是这弦线的长度、振动参数和形状的不同而已。

最早期的弦论叫做玻色弦理论，南部阳一郎给予最早的作用量，但是该作用量在场论的框架内难以量子化。此后亚历山大·泊里雅科夫给予一个等效的作用量，其几何含义是把时空坐标视为一个世界面的标量场，并且在世界面上满足广义相对论的一般坐标变换规则。除此之外，如果要求这个作用量同时满足在外尔变化下不变，那么自然的会要求这个世界面是一个二维的曲面。玻色弦理论是最简单的一个弦论的模型，它最重要的物理图像是认为物理粒子不是单纯的点粒子，而是由于弦的振动产生的激发态。显然它有很大的缺点，其一是它只简单描述标量玻色子，没有将费米子引入框架内；其二没有包含一般量子场论中的规范对称性；其三是当研究它的质量谱时候发现，它的真空态是一组质量平方小于零的不稳定快子。所有这些问题在推广到超弦理论后得到很好的解释。超弦理论