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什麼是超弦理論
（2006年06月21日 20:18）
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□作者:
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愛因斯坦在生命的最後30年里一直在尋找統一場論——一個能在單獨的包羅萬象的協和的數學框架下描寫自然界所有力的理論。愛因斯坦這樣做的動機不是我們常想的那些與科學研究緊密相關的東西，例如，為了解釋這樣或那樣的已知現象或實驗數據。實際上，驅使他的是一種關于自然界基本規律內在美的信念︰對宇宙的最深刻認識將揭示它的最真實秘密，那就是，它所依賴的原理是簡單而有力的。愛因斯坦渴望以前人從未成功達到過的清晰來揭示宇宙活動的奧秘，由此而展示的自然界的動人美麗和優雅，將讓每一個第一次知道的人產生有生以來最強烈的敬畏、驚訝和震撼。
弦理論或者超弦理論是那些象量子和夸克等等已經溶入大眾詞典的諸多新科學專用詞匯之一，但它們卻很少能被人解釋清楚。即使會議的參加者也會告訴你，超弦理論，象許多新興科學和研究領域一樣，涉及了許多高前沿的數學領域，並不是很容易能把握的。超弦理論到底是什麼呢？簡單說來，我們可以這樣來定義超弦理論︰(1)超弦理論是現在最有希望將自然界的基本粒子和四種相互作用力統一起來的理論； (2)超弦理論認為弦是物質組成的最基本單元，所有的基本粒子如電子、光子、中微子和夸克都是弦的不同振動激發態；(3)超弦理論第一次將二十世紀的兩大基礎理論-廣義相對論和量子力學-結合到一個數學上自龠的框架里；(4)超弦理論有可能解決一些長期困繞物理學家的世紀難題如黑洞的本質和宇宙的起源。 (5)超弦理論的實驗證實將從根本上改變人們對物質結構、空間和時間的認識。
首先，我們發現，弦理論描述自然界的活動還真有幾分科學幻想的成份。舉例來說、弦理論描述的世界並不是我們肉眼所看到的三維空間和一維時間。合理的解釋是那些額外的空間維數沒有被觀測到是因為它們很小很小。要理解弦理論的高維屬性並不困難。(參見《宇宙的琴弦》P. 180-181)
在弦理論中就有許多這樣極小的額外空間維數，因此，微觀世界並不象我們普遍感覺到的世界那麼簡單。在宏觀尺度上，弦理論也可能用來解釋宇宙大爆炸的開始和黑洞內部的行為，而這些問題是以前的物理理論包括愛因斯坦的廣義相對論都失效的地方。現在發展的弦理論是有關時間和空間的量子理論，因此理論看起來也就顯得非常非常的奇怪。
弦理論的一個基本觀點就是自然界的基本單元不是象電子、光子、中微子和夸克等等這樣的粒子，這些看起來象粒子的東西實際上都是很小很小的弦的閉合圈(稱為閉合弦或閉弦)，閉弦的不同振動和運動就給出這些不同的基本粒子。因此弦理論從一些非常基本和簡單的單元就能得到宇宙的無窮變化和復雜性。在弦理論中，人們自然地可以得到規範對稱性、超對稱性和引力，而這些原理在原有的標準模型中或者是強加進去的或者是與量子理論相沖突的，在弦理論中它們都協和地統一起來了，並且是彼此需要、獨一無二的。
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