为了将所有物理定律统一为一个理论,物理学家发明了另一种理论,称为超弦理论。 该理论推测,夸克和轻子等最小的基本粒子并不是我们过去认为的“点”粒子,而是一根“弦”,一缕振动的能量。 超弦理论认为时空一共有11个维度。 我们能感受到的三个是宏观的空间维度加上一个时间维度,其他七个空间维度都蜷缩在微观的“弦”中。 这个“弦”很小,我们把它看成一个“点”。
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物理学界有一句话——“弦理论是21世纪的理论,不小心掉进了20世纪,幸运的物理学家捡到了。”
超弦理论
超弦理论
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1968年,有一位年轻的意大利物理学家,名叫韦内齐亚诺(Veneziano,1942- ),就职于著名的欧洲核子研究中心。 大多数物理学家都是数学家,这位韦尼齐亚诺也不例外。 他对数学很感兴趣。 有一天,他开始玩起了两百多年前伟大的数学家欧拉发明的欧拉函数。
韦尼齐亚诺正玩着玩着,突然发现眼前的数字越来越熟悉了。 物理学中有时会出现这样的惊奇和惊奇。 韦尼齐亚诺手中的数字,让他忽然想起了从世界各地搜集而来的大量粒子碰撞产生的原子碎片的各种数据。 存在惊人的相关性。 冥冥之中,似乎是两百多年前的欧拉受到了上帝的启发,写下了这个欧拉函数。 经过两百多年的时空旅行,维尼齐亚诺无意间发现了这项功能的惊人秘密。 但问题是,虽然这个函数非常有用,但是没有人能够知道这个函数的物理意义是什么。 就像一个孩子,九九九九九九九九九九九九九九九九九九九九十九九九九九九九九九十九九九九九九九九九九九九九九九九九九九九九九九九九九九九九九九乘法表 知道这个像民谣一样的九九乘法表是怎么来的,它代表什么意思。 Veniziano 遇到了和这个孩子一样的尴尬。
要想把乱七八糟的东西理顺成线,最关键也是最难的就是找到线头。 现在,揭开微观世界秘密的线索找到了,这就是欧拉β函数。 两年后,来自芝加哥大学、斯坦福大学和玻尔研究所的几位科学家几乎同时发现,如果用细小的一维振动弦来模拟基本粒子,它们之间的核力可以精确地用欧拉β来描述 功能。 这个弦非常非常小,小到在我们所有的实验条件下,它仍然表现得像一个点,这太小了。
然而,弦理论的道路是非常坎坷的。 仿佛一堆刚刚冒出一点火花的柴火,还没有冒出第一缕火焰,就被泼了一盆冷水。 弦理论最初的几个预言被实验数据无情地推翻了。 全世界的物理学家都无奈地把弦理论扔进了废纸篓,只有乔尔·谢尔克、格林(Michael Boris Green 和 John Schwarz 等少数物理学家仍然没有放弃。他们觉得弦理论所展现的数学美是如此令人印象深刻 即使实验数据有瑕疵,他们也不愿意放弃。他们愿意修改理论,而不是将其扔进垃圾桶。经过十多年的努力,终于在一篇具有里程碑意义的文章中, 他们化解了矛盾,向全世界宣布弦理论有能力成为万物理论。这篇文章在物理学界引起了轰动,许多物理学家放下手中的工作,兴致勃勃地阅读了格林和施瓦茨的文章。 对此,许多人立即停止了自己的研究项目,转而投向了这个终极理论的战场,还有什么比寻找一个统一整个宇宙的理论更令人兴奋的呢?
这是1984年到1986年物理学界的“第一次超弦革命”,为什么弦理论前面要加“超”字? 格林和施瓦茨认为,每个基本粒子都必须有一个“超对称”伙伴,电子有一个称为超电子的超级伙伴,光子有一个称为光三子的超级伙伴,等等。 弦理论与超级搭档假说的结合立即发挥了巨大的威力,就像脱掉普通的西装,露出内裤中的超人本人。 从此,弦论升级为超弦论。 根据超弦理论,任何基本粒子都不是一个点,而是一条闭弦。 当它们以不同的方式振动时,它们对应于自然界中不同的粒子。 我们的宇宙是一个十维宇宙,但是有六个维度紧紧地蜷缩在一起。 就好像一根吸管,从远处看,细如一根一维的线,但走近一看,发现它其实是一根三维的管子,里面的二维性被卷起来了 . 六维空间缩得这么紧,你得放大十亿多亿亿倍(1后34个0)才能发现其实所有的粒子都不是一个点,而是一个六维的“橡皮筋环” ”在空间中不停的震动,奏响着优美的乐曲。
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