[学习]弦理论之争3册

《宇宙的琴弦》

《宇宙的结构》

《物理学的困惑》

弦理论的诞生伴随着时代的契合和要求，它符合了科学家创造出的一切理论和未知的想象。然而在20世纪90年代早期，弦理论陷入了理论困境。几十年来，理论家们一直希望相信，构成现实的基本构件是微小的、振动着的弦，因为它能够解释许多我们未知的存在。这是一个潜在的革命性的想法，能够把所有的自然力和物质的所有构件结合成一个单一的、和谐的画面。

然而，令人为难的是，弦理论有五个独立的候选者，每一个看起来都与其他的截然不同。到底哪一个是正确的？

在谈到弦理论的类别之前，我们必须对弦理论有个初步的概念。弦论的一个基本观点是，自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子，而是很小很小的线状的“弦”，这些可以是有端点的“开弦”，也可以是圈状的“闭弦”。弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子，能量与物质是可以转化的，故弦理论并非证明物质不存在。

这五种不同的弦理论有一些共同点。首先，它们都涉及维度。它们也都要求我们的宇宙有10个维度：通常的3个空间维度，1个时间维度，还有6个更紧凑的维度，它们很小，因此在亚微观尺度上卷曲在一起。

在所有的理论中，弦振动的方式极大地丰富了我们的物质世界，从自然的力量到物质的构成，再到物理常数本身。但当我们一旦涉及到物理理论时，细节就变得尤为重要，而且五种相互竞争的弦模型在细节上有所不同。一些理论只有闭合的弦环，而另一些理论允许开放的、摆动的弦。一些理论只允许振动沿弦的一个方向传播，而另一些则允许两个方向都传播。有些理论是其他理论的结合。

作为“物理的终极理论”而提议的理论，M理论希望能藉由单一个理论来解释所有物质与能源的本质与交互关系。然而最终它能否统一弦理论，这一切还只是未知！