我們所居於的時空有四個維(3個空間軸和1個時間軸)，根據愛因斯坦的概念稱為四維空間，我們的宇宙是由時間和空間構成，而這條時間軸是一條虛數值的軸。 有些理論預言我們所居於的宇宙實際上有更多的維度(通常10，11 或 26 個)。但是這些附加的維度所量度的是次原子大小的宇宙。(請參看弦理論) 弦理論 弦理論是發展中的理論物理學的一支，結合量子力學和廣義相對論為量子重力。弦理論用一段段「能量絃線」作最基本單位以說明世界上所有物質結構，大至星際銀河，小至電子、質子及夸克一類的基本粒子都由這一維的「能量線」所組成。中文文獻上，一般寫作「弦」或「弦」。 較早時期所建立的粒子學說則是認為所有物質是由零維的點粒子所組成，也是目前廣為接受的物理模型，也很成功的解釋和預測相當多的物理現象和問題，但是此理論所根據的粒子模型卻遇到一些無法解釋的問題。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，以下內文會說明。 發展歷史 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函式，然後在一本老舊的數學書裡找到了有200年之久的Β函式，這函式能夠描述他所要求解的強作用力。不久後李奧納特·蘇士侃發現，這函式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」。 雖然弦理論最開始是要解出強作用力的作用模式，但是後來的研究則發現了所有的最基本粒子，包含正反夸克，正反電子，正反微中子等等，以及四種基本作用力「粒子」(強、弱作用力粒子，電磁力粒子，以及重力粒子)，都是由一小段的不停抖動的能量絃線所構成，而各種粒子彼此之間的差異只是這絃線抖動的方式和形狀的不同而已。 玻色弦理論 最早期的弦論叫做玻色弦理論，南部陽一郎給出了最早的作用量，但是該作用量在場論的框架內難以量子化。此後亞歷山大·泊裡雅科夫給出了一個等效的作用量，其幾何含義是把時空座標視為一個世介面的純量場，並且在世介面上滿足廣義相對論的一般座標變換規則。除此之外，如果要求這個作用量同時滿足在外爾變化下不變，那麼自然的會要求這個世介面是一個二維的曲面。 玻色弦理論是最簡單的一個弦論的模型，它最重要的物理影象是認為物理粒子不是單純的點粒子，而是由於弦的振動產生的激發態。顯然它有很大的缺點，其一是它只簡單描述了純量玻色子，沒有將費米子引入框架內;其二沒有包含一般量子場論中的規範對稱性;其三是當研究它的質量譜時候發現，它的真空態是一組質量平方小於零的不穩定快子。所有這些問題在推廣到超弦理論後得到了很好的解釋。 超弦理論 另外，「弦理論」這一用詞所指的原本包含了26維的玻色弦理論，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。1990年代，受弦對偶的啟發，愛德華·維頓猜想存在一11維的M理論，他和其他學者找到強力的證據，顯示五種不同版本的十維超弦理論與十一維超重力論其實應該是M理論的六個不同極限。這些發現帶動了第二次超弦理論革新。 弦理論與大一統理論 弦理論會吸引這麼多注意，大部分的原因是因為它很有可能會成為大一統理論。弦理論也可能是量子重力的解決方案之一。除了重力之外，它很自然的成功描述了各式作用力，包含了電磁力和其他自然界存在的各種作用力。超弦理論還包含了組成物質的基本粒子之一的費米子。至於弦理論能不能成功的解釋基於目前物理界已知的所有作用力和物質所組成的宇宙，這還是未知數。至今研究員仍未能找到一個弦論模型，其低能極限為標準模型。 額外維 D-膜 由於超弦理論的時空維數為10維，所以很自然的可以認為有6個額外的維度需要被緊化。當對閉弦緊化時，可以發現所謂的T-對偶;而對開弦緊化則可以發現開弦的端點是停留在這些超曲面上的，並且滿足Dirichlet邊界條件。所以這些超曲面一般被稱為「D膜」。 研究員稱D膜的動力學為「矩陣理論」(M理論)，是為「M」字之一來源。
我們所居於的時空有四個維(3個空間軸和1個時間軸)，根據愛因斯坦的概念稱為四維空間，我們的宇宙是由時間和空間構成，而這條時間軸是一條虛數值的軸。 有些理論預言我們所居於的宇宙實際上有更多的維度(通常10，11 或 26 個)。但是這些附加的維度所量度的是次原子大小的宇宙。(請參看弦理論) 弦理論 弦理論是發展中的理論物理學的一支，結合量子力學和廣義相對論為量子重力。弦理論用一段段「能量絃線」作最基本單位以說明世界上所有物質結構，大至星際銀河，小至電子、質子及夸克一類的基本粒子都由這一維的「能量線」所組成。中文文獻上，一般寫作「弦」或「弦」。 較早時期所建立的粒子學說則是認為所有物質是由零維的點粒子所組成，也是目前廣為接受的物理模型，也很成功的解釋和預測相當多的物理現象和問題，但是此理論所根據的粒子模型卻遇到一些無法解釋的問題。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，以下內文會說明。 發展歷史 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函式，然後在一本老舊的數學書裡找到了有200年之久的Β函式，這函式能夠描述他所要求解的強作用力。不久後李奧納特·蘇士侃發現，這函式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」。 雖然弦理論最開始是要解出強作用力的作用模式，但是後來的研究則發現了所有的最基本粒子，包含正反夸克，正反電子，正反微中子等等，以及四種基本作用力「粒子」(強、弱作用力粒子，電磁力粒子，以及重力粒子)，都是由一小段的不停抖動的能量絃線所構成，而各種粒子彼此之間的差異只是這絃線抖動的方式和形狀的不同而已。 玻色弦理論 最早期的弦論叫做玻色弦理論，南部陽一郎給出了最早的作用量，但是該作用量在場論的框架內難以量子化。此後亞歷山大·泊裡雅科夫給出了一個等效的作用量，其幾何含義是把時空座標視為一個世介面的純量場，並且在世介面上滿足廣義相對論的一般座標變換規則。除此之外，如果要求這個作用量同時滿足在外爾變化下不變，那麼自然的會要求這個世介面是一個二維的曲面。 玻色弦理論是最簡單的一個弦論的模型，它最重要的物理影象是認為物理粒子不是單純的點粒子，而是由於弦的振動產生的激發態。顯然它有很大的缺點，其一是它只簡單描述了純量玻色子，沒有將費米子引入框架內;其二沒有包含一般量子場論中的規範對稱性;其三是當研究它的質量譜時候發現，它的真空態是一組質量平方小於零的不穩定快子。所有這些問題在推廣到超弦理論後得到了很好的解釋。 超弦理論 另外，「弦理論」這一用詞所指的原本包含了26維的玻色弦理論，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。1990年代，受弦對偶的啟發，愛德華·維頓猜想存在一11維的M理論，他和其他學者找到強力的證據，顯示五種不同版本的十維超弦理論與十一維超重力論其實應該是M理論的六個不同極限。這些發現帶動了第二次超弦理論革新。 弦理論與大一統理論 弦理論會吸引這麼多注意，大部分的原因是因為它很有可能會成為大一統理論。弦理論也可能是量子重力的解決方案之一。除了重力之外，它很自然的成功描述了各式作用力，包含了電磁力和其他自然界存在的各種作用力。超弦理論還包含了組成物質的基本粒子之一的費米子。至於弦理論能不能成功的解釋基於目前物理界已知的所有作用力和物質所組成的宇宙，這還是未知數。至今研究員仍未能找到一個弦論模型，其低能極限為標準模型。 額外維 D-膜 由於超弦理論的時空維數為10維，所以很自然的可以認為有6個額外的維度需要被緊化。當對閉弦緊化時，可以發現所謂的T-對偶;而對開弦緊化則可以發現開弦的端點是停留在這些超曲面上的，並且滿足Dirichlet邊界條件。所以這些超曲面一般被稱為「D膜」。 研究員稱D膜的動力學為「矩陣理論」(M理論)，是為「M」字之一來源。