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  • 1 # 心繫宇宙天地寬

    這個問題可以從超弦理論的發展歷史找到答案。

    弦理論是一種還在發展中的理論物理,它原本的目的是試圖描述原子核內的強作用力,隨著弦理論發展成超弦理論,乃至M理論,它有望統一描述四種基本作用力成為一種萬有理論。

    弦論主張以不同振動模式的“弦”對應各種基本粒子,

    當楊振寧和羅伯特·米爾斯引入非交換規範場論以及運用對稱性破缺機制來建構強相互作用的模型後,有一個叫韋內齊亞諾的物理學家試圖獨闢蹊徑去解釋強力本質。

    韋內齊亞諾“重新”發現了尤拉積分的貝塔函式,並使用這個函式描述了一種強力模型,吸引了一些物理學家深入研究後發現,在這個模型中,粒子可以被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”,它預測了一種虛質量的弦模式即所謂“快子”,它的速度下限是光速。它還能解釋夸克禁閉的原因。

    這就是最早版本的弦理論,因為它只預測玻色子的存在,也被稱為玻色弦理論。

    由於弦理論過於抽象且無法透過實驗驗證,並且這個理論的基礎在數學中包含26維,複雜且不美觀,而善於使用奧卡姆剃刀的物理學家傾向於相信物質世界的本質是簡潔優美的。

    後來隨著標準模型確認了夸克與輕子兩種基本費米子,以及費米子和玻色子之間的自發對稱破缺,弦理論借鑑超對稱思想發展成了超弦理論。

    新的超弦模型將數學描述中的26維減少到了10維,透過10維中弦的不同形態就可以得到各種基本粒子。

    並且這個模型中存在一個質量為0,自旋為2的粒子,貌似是可以描述引力的引力子,這引發了第一次超弦革命。

    之後又出現了所謂混合弦理論,衍生出五種版本的超弦理論,後來又有人將五種超弦理論統一為M理論。

    在M理論中,空間具有11維,其中的7個緯度緊緻化蜷縮在普朗克尺度的真空中,物質的基本構成不僅是一維的弦,也可以是二維的“膜”甚至三維的形態。

    使用M理論似乎可以驗證霍金關於黑洞熵的預測,由此引發第二次超弦革命。

    雖然有很多人認為弦理論很有可能會成為大統一理論,但它最終能不能成功的解釋所有作用力和物質宇宙的所有規律還是未知數,畢竟在現有的技術條件下基本無法透過實驗驗證。

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