什么是弦理论?优雅的数学描述强相互作用力

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北京时间4月4日消息,据国外媒体报道,弦理论是一套当我们都都 为统一20世纪的两大支柱理论——量子力学与相对论——而提出的理论,试图用一套大一统框架来解释所有的物理问题图片。弦理论假定,粒子我觉得是四种 同类 琴弦的一维实体,其振动规律决定了该粒子的质量和电荷等性质。

据牛津大学和英国皇家科学院建立的好几个 多多有关弦理论的网站介绍,这套反直觉的理论最早提出于上世纪50至70年代,当时的科学家们曾用“弦”的概念为欧洲亚原子对撞机产生的数据建模。弦为强相互作用力提供了四种 优雅的数学描述(强相互作用力是宇宙中的四种 基本力之一,原子核正是依靠你这种力结合在同时的。)

在很长一段时间里,你这种话题都地处学界边缘位置,突然到1984年的“弦理论革命”为止。就在那一年,理论学家迈克尔•格林(Michael Green)和约翰•施瓦茨(John Schwarz)提出的等式显示,如将粒子描述为“弦”,便可解决将粒子描述为点状物质的各类模型地处的特定矛盾。

但在该理论萌芽如果,研究人员相继提出了四种 不同的、解释一维的弦怎么才能 才能 在10维宇宙中振动的模型。1995年,科学界迎来了第二次弦理论革命。物理学家发现,哪些地方地方所有人所有迥异的理论实则互相关联,因此需要与另一套名为“超引力”的、运用于11维空间的理论相结合。弦理论就此演变成了当我们都都 如今所知的形式。

解谜

弦理论是当我们都都 为创造“万物理论”所做的众多尝试之一。所谓的“万物理论”才能取代物理学标准模型,对所有已知粒子和作用力进行描述。某些科学家都不 弦理论的拥趸,如果它极具数学美感。弦理论的等式十分“优雅”,对物理世界的描述也令当我们都都 感到极为满意。

该理论利用四种 特殊的、正在振动的弦来解释引力,其性质与引力子性质相对应。引力子是四种 假想中的、包含引力的量子力学粒子。与当我们都都 熟悉的好几个 多多空间维度和好几个 多多时间维度不同,该理论涉及1好几个 多多维度,但支持者们并未因此被“劝退”。支持该理论的物理学家们认为,哪些地方地方多余的维度需要蜷曲在好几个 多多极小的空间中,尺度达10-33厘米,因此一般无法被当我们都都 探测到。

研究人员试图用弦理论解答某些宇宙基本问题图片,如黑洞内部是哪些地方具体情况等等,如果模拟宇宙大爆炸等宇宙事件。某些科学家甚至尝试过用弦理论解决暗能量问题图片,即加速時光扩张的神秘作用力。

永不停步的探求

但弦理论近来遭到了不少质疑。弦理论的大多数预测都无法用现有技术检验真伪,某些研究人员不禁怀疑,这条探索之路究竟有越来越尽头。2011年,物理学家们聚集在美国自然历史博物馆,参加第11次艾萨克•阿西莫夫纪念辩论大会,讨论利用弦理论描述物理现实的做法是否 合理可行。

自然历史博物馆海顿天文台主任尼尔•德格拉斯•泰森(Neil deGrasse Tyson)指出,弦理论近年来的进展时好时坏。

弦理论遭遇的最新挑战来自该理论框架四种 。据该框架预测,除了当我们都都 买车人的宇宙之外,如果还地处多达1050个独一无二的宇宙。既然地处越来越多的多重宇宙,因此研究人员展开探索,总会遇到好几个 多多与当我们都都 所在宇宙相对应的宇宙。但2018年,一篇颇具影响力的论文指出,哪些地方地方假想宇宙中越来越好几个 多多看上去与当我们都都 买车人的宇宙同类 。说得更具体些,越来越有好几个 多多重宇宙能按照当我们都都 目前的理解描述暗能量。

“弦理论学家们提出了无数种数学解释,但均不与当我们都都 的观测结果地处任何已知关联。”德国法兰克福高等研究院物理学家萨比娜•霍森菲尔德(Sabine Hossenfelder)指出。

某些研究人员则坚信,弦理论总有一天会证明买车人。密歇根大学物理学家戈登•凯恩(Gordon Kane)表示,大型强子对撞机升级完成后,不久便可提供佐证弦理论的证据。不过就目前而言,该理论的最终命运仍是个未知数。