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1 # 物之理道之極
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2 # 科學聯盟
題主你好。你說的並不準確。弦理論是在量子場論發展到強相互作用理論(即量子色動力學)之前誕生的一種企圖描述強相互作用的理論。最早是1968年由委內齊亞諾在研究π介子散射問題上,偶然發現了一個二百多年前的數學公式可以十分精確地描述出π介子的振幅。這一工作被很多物理學家所在關注,他們不能理解,為什麼會有這樣的模型如此精確以致於不能修改任何引數!後來,南部陽一郎和後藤提出引入所謂的“弦”就可以完美解釋這一模型。弦理論歷史上的第一個作用量也由此誕生:南部-後藤作用量。所有學過弦理論的人都無法繞開這個作用量——它也是整個弦理論只提一句然後迅速被忘掉的作用量(如果不是回答這個問題,我都快忘了這個作用量,這個作用量存在二次方根以致於很難被量子化,後來出現的一個等價的作用量——珀利雅科夫作用量可以很輕鬆地被量子化)。這是弦理論的早期歷史。弦理論的誕生可以說和廣義相對論一分錢關係都沒有。如果早期弦理論能自洽並且戰勝後來的量子色動力學,那麼恐怕物理學的歷史會被徹底顛覆。可惜,早期弦理論存在嚴重的困難,而且在很多地方都遠不如量子色動力學。於是在二十世紀七十年,弦理論基本處於低谷。但是還是有人在堅持,其中一個就是超弦之父:約翰·施瓦茲。那時候,弦理論還是被認為是用來研究強相互作用的。施瓦茲發現,弦理論存在一個質量為零而自旋為2的玻色子。這個粒子究竟是什麼?他想了很久,最後他猜測這個粒子就是引力子。【強相互作用只允許自旋最大為1的粒子存在,這種自旋為2的粒子一定不是強相互作用裡的粒子。】
題主問弦理論是“廣義相對論和量子力學矛盾的產物”,答:不是!弦理論是絲毫不需要廣義相對論這個假設,它只需要弦的假設和量子化就能給出演化出引力理論。換句話,在弦理論裡,不需要廣義相對論,也就不存在所謂的矛盾不矛盾。
此外,一般的量子場論是不能容下引力論的,這是溫伯格-威騰定理告訴我們的。但是弦理論卻反過來,引力論不可避免地會出現在弦理論中。換句話,沒有無引力的弦理論!所有企圖在場論範圍裡實現將引力與其他相互作用統一的理論,要麼會遇到發散困難,要麼會遇到量子反常。弦理論是第一個跳出場論範疇將引力與其他相互作用統一起來且不出現以上問題的理論。但是,弦理論卻存在別的問題,那就是弦理論要求時空或者是是26維(玻色弦,不是自洽的理論)或者是10維(超弦,要求存在超對稱)或者11維(M理論),沒有一個是四維的!這是最大的麻煩!緊緻化問題也一直困擾弦理論。
總的來說,弦理論解決了兩個大麻煩,卻帶來另外兩個更大的麻煩。所以弦理論解決的問題和它帶來的問題一樣多。
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3 # 譚宏21
我認為任何正確的理論,其邏輯起點或叫公理體系必須正確或叫符合實際。弦論的公理體系不正確,且企圖直接用“最小振動弦”表示物質的本體。所以,其不可能成功地統一什麼!
宇宙中的物質是相互作用、普遍聯絡在一起的。物質的根本屬性就是物質的運動,物質的自在、自洽運動。物質間的相互作用力起源於物質的自在運動。物質的相互作用形式,就是物質間的互達資訊。宇宙中沒有不傳遞其存在資訊的物質。有資訊必有物質存在;資訊一定是由能量傳遞的。
物質與時空不可分離。沒有無物質的時空,也沒有無時空的物質。時空是由物質能量“脹成”的。什麼樣的能量構造什麼樣拓撲的時空。構造普通黎曼時空的能量,其屬性、強度都與構造黑洞拓撲時空的能量不同。時空與引力場或能量場是“相互匹配和作用的”,具有“相當的辯證屬性”!
以上就是宇宙大自然的物理公理體系,或物理邏輯出發點。下面我們依此公理體系初步構建大一統理論。
設所有的力都是源自物質的自在、自洽運動。目前標誌物質自在、自洽運動屬性(強度和性質)的物理量就是自旋量。
我們首先知道自旋是旋量,如果加上粒子的進動“配合”,則自旋是二階張量。那麼,實在粒子應該具有多種形式。如電子,可以存在協變型電子、逆變型電子,就像左手型電子和右手型電子(正反電子)。外爾費米子是左右手形合體的電子,可能就是二階混合張量型電子。
以此類推,質子、中子都有這三種形式的粒子。也就是說,實物粒子不僅有正反粒子(分別對應自旋量的協、逆變張量下的粒子),而且還有外爾子(對應二階混合張量下的粒子)。
以此類推,楊振寧的規範場理論需拓展!SU(2)群數量要拓展到下一個迴圈群上。
一般張量可由n個旋量的並生成,具有協變、逆變和混合屬性。通常粒子的自旋物理量,在某種時空約束下,可形成三階乃至三階以上的張量。實物粒子群將生成一個龐大群體!
由此看來,廣義相對論、量子力學以及規範場理論,皆可由這個公理出發點構建在一起。再加上由高斯和黎曼的拓撲時空理論與形式,新的統一理論將會建立起來。
正反粒子由協變和逆變張量定義。當正反粒子碰撞“粘結”時,相當於協變張量與逆變張量的縮並運算,成為零階張量的能量。另外,粒子在這種定義下還有一種形態,即混合張量下的粒子。目前,玻色子、馬約拉納型費米子很可能就是混合張量型粒子。
比如,光子照射正電子,還是正電子,即一混合張量與協變或逆變張量縮並,還是二階協變或逆變張量。反物質儲存目前想到的是磁約束儲存。由玻色子隔離可能也行。
原子核中的多個質子、中子粘結都靠膠子粘結產生強力,實際上就是協變、逆變和混合自旋張量的縮並運算。即強力來自自旋張量的縮並運算。夸克間的“粘結力”也是來自協變、逆變和混合自旋張量的縮並運算。玻色子的碰撞將是自旋量的混合張量縮並運算,可以成為零階張量----能量。
庫柏對(電子對,“粘一塊”),外爾費米子(兩左右手性電子對合體,不知是不是正負電子合體?)、馬約拉納費米子(與玻色子相同,正反粒子相同,但是費米子,靜止量),這些奇特粒子的發現,在形式上都可用張量的運算規律解釋了。
電磁力應當是自旋張量源下的時空守恆。引入高斯黎曼形式:封閉時空的自旋張量源通量是個恆量,其電磁力等於時空曲面上的,自旋張量源的通量強度(自旋張量點乘曲面微分,然後除以距離平方,相當於通量平均分散在整個閉曲面上。
引力也是張量源下的封閉時空守恆,也是高斯黎曼形式。
需由自旋張量的其它屬性區分引力和電磁力。自旋量的引入不是本體表達,而是力的形式引入,且辯證的代入和將來拓展到時空屬性上,由高斯黎曼積分表達出這一思想。
目前看,由以上公理體系很可能推出超大一統理論。廣義相對論、量子力學和規範場理論統一在高斯和黎曼時空拓撲形式下。
回覆列表
並不是這樣。
首先相對論適用於宏觀,如天體運動。
量子力學使用於微觀,如粒子運動。
兩個理論的確是矛盾的,但是根本原因在於在量子力學中並沒有體現出引力,也就是說量子力學在一定程度上研究的是強核力和弱核力以及點與磁的關係。
而相對論主要研究的是萬有引力,在相對論提出時候,四中基本力就引力和電磁力被提出。
相對論和量子力學是兩種工具。對於對宏觀和微觀的事物來說。
而弦論的出現本質是想統一四中基本力。弦論是獨立於相對論以及量子力學的另一中理論。
當然也是目前來說最可能實現大統一理論。