物理 超弦理论(一):你是否仰望过十维的宇宙,是否见证过凛冬的黄昏✨


没有这四种力,生命将不可想象:我们身体里的原子会解体,太阳会爆裂。因此,力的概念是一个古老而熟悉的概念,至少可以追溯到艾萨克·牛顿先生的时代。而新的想法是,这些力或许只是一种力的不同表现。
[i]丢失的连接—where is the connection?
20世纪,诞生了两个凌架于其它理论之上的伟大理论———量子力学和广义相对论。而在引子中的那位重要的物理学家爱因斯坦先生,正是后者思想的提出者,广义相对论也是爱因斯坦的引力理论。
但从某种意义上来说,这两种理论互相对立。
量子力学致力于非常小的世界,原子、质子、中子和电子什么的;而广义相对论则控制非常大尺度的物理,宇宙尺度上星星和星系的物理,简单来说可以马虎地表达为天体物理学。
对物理学家来说,原则上,我们可以从这两种理论得出人类对物理世界的总和,但本世纪最大的难题就是,这两者是如此的水火不容。事实上,在20世纪,世界上最伟大的思想家将量子力学和广义相对论结合起来的所有尝试全部失败。而阿尔伯特·爱因斯坦在他生命的最后30年一直寻求包含重力和光的统一理论,最后依然以遗憾的方式失败告终。
这两个理论都在自己的领域取得了重大成功。量子力学在解释原子的秘密时没有对手,而广义相对论对黑洞———也就是我们所认为的一颗巨大的垂死恒星的终极状态———做出了预测。而著名的宇宙大爆炸起源学说,也是由广义相对论预测而得的。然而,尽管量子力学在解释原子世界时取得了巨大成功,但它在试图描述重力时却遭到了巨大的惨败;而广义相对论也完全不能解释原子和分子的行为。
因此,物理学家们面对着两种同样精彩但截然不同的理论,它们是如此独立以至于不可能融合,这成为了一个难题。
这正是'它'的开篇,它能解决这两个伟大理论的融合问题。事实上,量子力学和相对论,都是使它成立的必需。
借用加来道雄教授的一个比喻:这就好像科学家们在过去的60年里一直试图拼装宇宙拼图,突然注意到自己忽略了一小片
———超弦。
第一章先结束,我个人对超弦的理解可能并不是非常学术性的完整,但有时间的话我会把超弦理论更完。超弦理论确实是第一个也是唯一能使量子引力理论有意义的数学框架,比科幻小说还奇怪的奇迹,现代科学突然出现的超新星✨