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1 # 人類之源
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2 # 工學腦洞
在物理,弦理論是一個理論框架,其中,點狀顆粒的粒子物理被替換的一維物體稱為串。它描述了這些字串如何在空間中傳播並相互影響。在大於絃線刻度的距離刻度上,絃線看起來就像普通粒子一樣,其質量,電荷和其他屬性由弦的振動狀態決定。在弦理論中,弦的許多振動狀態之一對應於引力子,a量子力學粒子攜帶重力。因此弦理論是量子引力理論。
圖 弦理論的基本目標是開放和封閉的字串模型。
圖 五角形Calabi-Yau流形的橫截面
弦理論是一個廣泛而多樣的主題,試圖解決許多基礎物理學的深層問題。弦理論已經應用於黑洞物理學,早期宇宙宇宙學,核物理學和凝聚態物理學等各種問題,它激發了純數學的一些重大發展。因為弦理論可能提供重力和粒子物理的統一描述,它是所有事物理論的候選者,一個描述所有基本力量和物質形式的獨立數學模型。儘管在這些問題上做了很多工作,但不知道弦理論在多大程度上描述了現實世界,或者理論在選擇細節時允許多少自由。
弦理論最初是在20世紀60年代後期作為強核力理論研究的,然後被拋棄,轉而支援量子色動力學。隨後,人們意識到,使弦理論不適合作為核物理理論的特性使其成為量子引力理論的有希望的候選者。最早版本的弦理論,玻色子弦理論,只包含了一類稱為玻色子的粒子。它後來發展成超弦理論,它在玻色子和稱為費米子的粒子類之間建立了稱為超對稱的連線。在20世紀90年代中期推測它們之前,他們開發了五種一致的超弦理論版本,它們都是11個維度中被稱為M理論的單一理論的不同限制案例。1997年末,理論家發現了一種稱為AdS / CFT對應的重要關係,它將弦理論與另一種稱為量子場理論的物理理論聯絡起來。
圖 弦理論二元論圖。黃色箭頭:S-二元性。藍色箭頭:T-對偶性。
弦理論的挑戰之一是完整的理論在所有情況下都沒有令人滿意的定義。另一個問題是,該理論被認為描述了可能的宇宙的巨大景觀,並且這使得開發基於弦理論的粒子物理理論的工作變得複雜。這些問題導致社群中的一些人批評這些物理學方法,並質疑對弦理論統一的持續研究的價值。
超弦理論的同一在20世紀70年代,許多物理學家對超重力理論產生了興趣,這種理論將廣義相對論與超對稱性結合起來。儘管廣義相對論在任何數量的維度上都是有意義的,但超重力對維度的數量設定了上限。1978年,Werner Nahm的工作表明,人們可以制定一致的超對稱理論的最大時空維度是11。在同一年,歐仁·克雷默,伯納德·朱莉婭和霍埃爾·施爾克的中高等師範學校表明超重力不僅允許多達十一個維度,而且實際上在這個最大維數上最優雅。
在1984 年的第一次超弦革命中,許多物理學家將弦理論轉變為粒子物理和量子引力的統一理論。與超重力理論不同,弦理論能夠適應標準模型的手性,並提供了與量子效應一致的重力理論。許多物理學家在20世紀80年代和90年代被吸引的弦理論的另一個特點是它的高度獨特性。在普通粒子理論中,人們可以考慮任何基本粒子的集合,其經典行為由任意拉格朗日描述。在弦理論中,可能性受到更多限制:到了20世紀90年代,物理學家認為理論上只有五個一致的超對稱版本。
圖 M理論,五個超弦理論和十一維超引力之間關係的示意圖
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3 # 半窗秋色
所有類似的理論都是一種假設,而假設是某一個領域內的規律,未必適合於全宇宙。大宇宙涵蓋所有狀態,不會只是某種狀態。
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4 # 包包170952078
弦是量子或量變上找問題,而不是物質或爆炸表象的質變上找問題,宇宙問題首先要明白從量變到質變。宇宙的道路怎麼走的?人類如何尋找大道之源?地心說,日心說,爆炸奇點中心說,弦論說,漸漸的接近宇宙本源,這是里程碑的必然。
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5 # 聖劍17
一切法無量,一切法無種,一切法皆不自生,客觀而永恆。如果有一種理論可以統一一切法哪當然好!人們就可以只學習理論了,弦理論!吉祥快樂
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6 # 科學船塢
說起弦論,不得不說起弦論的發展。其實早在上世紀二十年代的時候,為了解決愛因斯坦的廣義相對論中的引力與之前的電磁力相融合的問題,愛因斯坦的同事卡魯扎以及瑞典物理學家克萊因一同提出了卡魯扎-克萊因理論,用來描述電磁力與引力的統一,但是由於那個時候,基本上所有人的研究方向都轉向了相對論與量子力學,這個卡魯扎-克萊因理論就被束之高閣了。
在卡魯扎-克萊因理論中,他們創造性的在原本愛因斯坦提出的四維時空的基礎上又引申出來了一維空間,在這一維空間中,可以使得電磁力與引力相容,並且指出,多出的這一個維度空間屬於緊緻維度,在很小的尺度之內,無法透過現有手段觀測,這個思想就是未來弦理論的萌芽。
直到1968年,義大利的物理學家布里埃爾·韋內齊亞諾在歐洲核子中心做研究工作時,為了解釋強相互作用力,透過尤拉Beta函式可以完美的解釋所有的強相互作用力的規律,他把粒子看作為一個空間上的延伸量,就像是一條線段,加速力使得線段兩端分開,張力使得線段兩端閉合。而這個思想,把基本粒子比作是一條弦,就是後來的弦理論了。
之後經歷了弦理論的2次革命,五種超弦理論被愛德華威騰融合為了M理論,在M理論的十一維度的框架之下,四種基本力:引力、電磁力、強力、弱力終於迎來了相容,可以用一套理論來描述它們,這就是物理學家所夢寐以求的大統一理論。因為物理學家都相信,理論千千萬,到最後所有的理論都應該是統一的,所有的自然規律都應該由一套理論來描述。
愛德華威騰
M理論最有希望成為最終的大統一理論,不過,只是最有希望而已,是與現有的其它理論相比之下,M理論最有希望。但M理論面臨著最大的挑戰就是現今還無法用實驗來驗證,人類目前所能建造的最大的加速器的能標遠遠未能達到驗證M理論所預測現象的要求,這是一大遺憾,也正是因為此,M理論始終無法佔據著當今物理研究的主流地位。
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非常對不起!我曾經說過 : 我是一個破解宇宙謎團的直接者而不是間接者,也就是說,除了本宇宙,本星系,本星球外,其它什麼宇宙外宇宙,奇點產生宇宙,上帝創造宇宙以及與本謎團無直接關係的問題我不會回答,也回答不了。不懂就是不懂,不要裝懂。