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超弦理論屬於弦理論的一種,也指狹義的弦理論,是物理學家追求統一理論的最自然的結果。這裡的“超”有超對稱性的意思。為了將玻色子(bosons)和費米子(fermions)統一,科學家預言了這種粒子,由於實驗條件的限制,人們很難找到這種能夠證明弦理論的粒子。超弦理論作為最為艱深的理論之一,吸引著很多理論研究者對它進行研究,如果真是理論預言的那樣,我們將有可能建立一種大統一理論,來描述我們的宇宙。

經過人們的研究發現,在十維空間中,實際上有5種自洽的超弦理論,它們分別是兩個IIA和IIB,一個規範為Apin(32)/Z2的雜化弦理論,一個規範群為E8×E8的雜化弦理論和一個規範為SO(32)的I型弦理論。對一個統一理論來說,5種可能性還是稍嫌多了一些。因此,過去一直有一些從更一般的理論匯出這些超弦理論的嘗試,但直到1995年人們才得到一個比較完美的關於這5種超弦理論統一的影象。

這一影象可以有用上圖來表示。存在一個唯一的理論,姑且稱其為M理論。M理論有一個很大的模空間(各種可能的真空構成的空間)。5種已知的超弦理論和十一維超引力都是M理論的某些極限區域或是模空間的邊界點(圖中的尖點)。有關超弦對偶性的研究告訴我們,沒有模空間中的哪一區域是有別於其他區域而顯得更為重要和基本的,每一區域都僅僅是能較好地描述M理論的一部分性質。但是,在將這些不同的描述自洽地柔合起來的過程中我閃也學到了對偶性和M理論的許多奇妙性質,尤其是各種D-膜相互轉換的性質。

在此我們不得不提到超弦理論成功地解釋了黑洞的熵和輻射,這是第一次從微觀理論出發,利用統計物理和量子力學的基本原理,嚴格匯出了巨集觀物體黑洞的熵和輻射公式,毫無疑問地證明了超弦理論是一個關於引力和其他相互作用力的正確理論。

將5種超弦理論和十一維超引力統一到M理論無疑是成功的,但同是也向人們提出了更大的挑戰。M理論在提出時並沒有一個嚴格的數學表述,因此尋找M理論的數學表述和仔細研究M理論的性質就成了這一時期理論物理研究熱點。

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