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神秘的弦理论

科技前沿 admin 10个月前 (02-17) 208次浏览 已收录 0个评论 扫描二维码

解读,或许它真的就是最终的宇宙真理

中国科协
角标
02-09

弦理论,你我可能都听说过,但未必能够理解弦理论。

事实上,不理解弦理论也正常,毕竟目前这个理论更多地只是一种假设,而且相对来讲比较深奥,更重要的是,弦理论还有不同的分支,它并不是像相对论那样只是一种特定的理论。

这里我尽可能地用最通俗的语言诠释弦理论,或许不太严谨,但作为科普来讲,通俗的语言更能让人接受。

弦理论认为,组成宇宙的万事万物,都是由振动的弦组成的,这些弦有不同的振动频率振动模式,正是这些不同形成了如今丰富多彩的世界。

振动的弦不仅仅组成了可见物质,还组成了我们肉眼看不见的一切,比如说能量,各种相互作用等等。

更加奇妙的是,弦不仅仅在我们的三维空间振动,还在高维空间里振动。这意味着一直以来我们固有的三维空间概念很可能是错误的,更高的维度一直存在着。

但是更高的维度,与高温度高能量一样,都非常不稳定,就像不断加气的气球一样很容易发生膨胀爆炸。宇宙大爆炸就是这样产生的。

大爆炸之后,温度,能量还有维度开始分散开了,形成了如今我们所在的三维空间还有一维时间,而其他维度(还有六个维度)存在于非常微小的量子世界,大小通常都会小于普朗克长度。

随着宇宙的冷却,引力与其他自然力分裂开来,成为长程力。之后其他自然力也分开了,形成了如今的四种基本作用力。

这里有必要说一下爱因斯坦广义相对论关于引力的诠释。

我们都知道,物体质量越大,引力就越强。但事实上引力相对其他力是非常微弱的。比如说两个人之后的引力是非常非常小的,只有大质量天体才有非常明显的引力。

这里就带来一个问题:如此微弱的引力为何能在宏观世界起作用呢?

广义相对论给出了答案。爱因斯坦认为,所谓的引力根本不存在,引力只是空间弯曲的表象,弯曲的空间让万事万物感受到了所谓的引力。由于小质量物体(比如说你我)的质量太小了,对空间的影响几乎为零,所以引力可以忽略不计。

广义相对论完美地诠释了引力的本质,但它并不能诠释其他三种自然力:电磁力,强力和弱力。

除引力之外的其他三种自然力需要用量子力学来诠释。量子力学告诉我们,宇宙万事万物都是由基本粒子以及它们之间的相互作用形成的,由此科学家们提出了粒子标准模型,但是引力好像被排除在粒子模型之外,因为直到今天科学家仍旧没有发现假设的引力子。

同时,广义相对论和一个核心思想就是:空间是平滑的,但是在量子世界,空间一点也不平滑,到处充斥着剧烈运动的粒子。

近百年来,科学家们一直试图统一广义相对论和量子力学,但直到今天都没有完成。

于是,弦理论应用而生,很好地解决了这个问题。不过任何理论都必须经得起考验,更重要的是经得起验证。遗憾的是,科学家很难通过实验或者其他手段验证弦理论正确与否!


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