❶ 什麼是超弦理論
超弦理論(英語:Superstring Theory),屬於弦理論的一種,有五個不同的超弦理論,也指狹義的弦理論。是一種引進了超對稱的弦論,其中指物質的基石為十維時空中的弦。
超弦理論理論基礎
1、十一維時空(十維空間加一維時間)
為了將玻色子和費米子統一,科學家預言了這種粒子,由於實驗條件的限制,人們很難找到這種能夠證明弦理論的粒子。超弦理論作為最為艱深的理論之一,吸引著很多理論研究者對它進行研究,是萬有理論的候選者之一,可來解釋我們所知的一切作用力、乃至於解釋宇宙。
2、超弦理論將次原子粒子都被視為受激而振動的多維循環(開頭所提的10維空間)。
3、超弦理論與傳統的量子力學一樣,將不確定性視為真正的隨機。
4、以膜理論解釋弦與三維空間和多維度空間的關系。
(1)超弦理論電影天堂擴展閱讀:
弦理論中的超對稱[編輯]
弦論的對偶性:黃色箭頭為S對偶,藍色箭頭為T對偶,而IIA型弦與E型雜弦則亦可與M理論有對偶聯系(此對偶又可稱之為U對偶)
弦理論是我們知道的唯一能融合廣義相對論和量子力學的方式,但只有超對稱的弦理論才能避免快子問題,才能包括費米子振動模式從而才能說明組成我們世界的物質粒子。為了實現引力的量子力學,也為了一切力和物質的大統一,超對稱性與弦理論手拉手地走來了。假如弦理論是對的,物理學家希望超對稱性也是對的。
主要類型有:I型弦、IIA型弦、IIB型弦、O型雜弦(SO(32))、E型雜弦(E8×E8)。若納入對偶性以及超重力,則可統一出M理論的框架,常見的對偶有T對偶、S對偶、U對偶。
❷ 什麼是"超玄理論」為什麼我什麼都不知道!
超弦理論介紹
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1.什麼是物質組成的最終單元?
在過去的一百多年裡,物理學家已經發現了一連串越來越小和越來越基本的物質組成單元。這些研究成果最終被總結成為標准模型:輕子(象電子和中微子)、誇克以及將這些粒子捆綁在一起的電磁力、弱相互作用力。但是,標准模型並不是故事的結局,因為它實在是太復雜了,它本身並不能解釋一個比元素周期表還要復雜的基本粒子表以及它們之間的相互用力。
現在,弦理論家們普遍相信標准模型中的基本粒子實際上都是一些小而又小的振動的弦的閉合圈(稱為閉合弦或閉弦),所有粒子都可由閉弦的不同振動和運動來得到,從本質上講,所有的粒子都是質地相同的弦。這一聽似奇怪的想法能夠解釋標准模型的許多粗曠輪廓和特性,但是在決定性實驗驗證弦理論之前,人們仍然有必要對它進行更深刻的認識和了解。
2.量子力學的原理和廣義相對論是相沖突的嗎?
量子力學和廣義相對論是二十世紀兩個非常成功的理論,但令人驚訝的是這兩個理論在現有的框架下是相沖突的。簡單說來,量子力學認為沒有任何東西是靜止不動的,任何東西都有起伏漲落(測不準原理)。廣義相對論認為時空是彎曲的,彎曲時空是萬有引力的起源。將這兩個理論結合就可以導出時空本身也是每時每刻都在經歷著量子的起伏漲落。在大多數情況下,這些漲落是很小很小的,但在一些極端情況下,比如說在極短距離下、在黑洞的視界附近,在大爆炸的初始時刻等等,這些量子漲落將變得非常重要。在這些情況下,我們現有的理論(量子力學和廣義相對論)是不適用的,只能得到一些結果為無窮大荒謬結論。很顯然,我們需要一個更完備的理論。
令人驚訝的是,從粒子物理學中發展起來的弦理論提供了這一問題的答案。在弦理論中,由於弦的延展性(一維而不是一個點),引力和光滑的時空觀念在比弦尺度還小的距離下失去了意義,時空量子泡沬由「弦幾何」代替了。現在,用弦理論已經解決了有關黑洞量子力學問題的一些疑難。如何用弦理論來說明宇宙大爆炸的初始奇點仍然是一個沒有解決的大問題。
3.我們生活在11維時空嗎?
宇宙學告訴我們,我們肉眼看到的三個空間維數正在膨脹,由此可以推測它們曾經是很小和高度彎曲的。一個自然的可能性是;也許存在與我們觀測到的三個空間維數垂直的其它空間維數,這些額外空間維數曾經是但現在仍然是很小和高度彎曲的。如果這些維數的尺度是夠小,以我們現有的觀測手段仍不是以直接推測到,但是這些維數仍將以許多間接的效應表現出來。
特別地,這是一個強有力的統一觀念:在低維中觀測到的不同粒子也可能是同一種粒子,在額外維數空間中,它們都是同一粒子不同方向的運動的表現。實際上,額外維數還是弦理論不可分割的一部分:弦理論的數學方程要求空間是9維的,再加上時間維度總共是10維時空。更進一步的研究表明,由M理論給出的更完全的認識揭示了弦理論的第10維空間方向,因此理論的最大維數是11維。最近的一些發展還提出了我們也許生活在低維的膜上面,但是引力仍然是10維的,為了得到現實的3維引力,可以通過引入「影子膜」或者Randall-Sundrum機制。Randall-Sundrum機制是一種束縛引力的新方法,這時,額外維度可以不是很小很小的。通過觀測小距離情況下引力對平方反比定律的偏離,或者是在粒子加速上或者是通過超新星爆發中產生的粒子散射進入額外維度因而看起來象消失一樣等等奇怪的現象,也許我們現在就有能力探測到這些額外維度。弦理論不僅大大地拓展了人們的思維空間,將大大地拓展人們的活動空間。
基本原理:揭示微觀和宏觀的奧秘
愛因斯坦在生命的最後30年裡一直在尋找統一場論——一個能在單獨的包羅萬象的協和的數學框架下描寫自然界所有力的理論。愛因斯坦這樣做的動機不是我們常想的那些與科學研究緊密相關的東西,例如,為了解釋這樣或那樣的已知現象或實驗數據。實際上,驅使他的是一種關於自然界基本規律內在美的信念:對宇宙的最深刻認識將揭示它的最真實秘密,那就是,它所依賴的原理是簡單而有力的。愛因斯坦渴望以前人從未成功達到過的清晰來揭示宇宙活動的奧秘,由此而展示的自然界的動人美麗和優雅,將讓每一個第一次知道的人產生有生以來最強烈的敬畏、驚訝和震撼。
愛因斯坦從未實現他的夢,主要原因是當時人們對自然界的許多基本特徵還是未知的,或者知之甚少。但在過去的半個世紀,人們已構築起越來越完整的有關自然界的理論。當年,愛因斯坦滿懷熱情追求統一理論,卻空手歸來,如今,相當一部分物理學家相信他們終於發現了一個框架,有可能把這些知識縫合成一個無縫的整體——一個單一的理論,一個能描述一切現象的理論,這就是超弦理論「2006年國際弦理論會議」的主題。
弦理論或者超弦理論是那些像量子和誇克等等已經融入大眾詞典的諸多新科學專用詞彙之一,但它們卻很少能被人解釋清楚。即使會議的參加者也會告訴你,超弦理論像許多新興科學和研究領域一樣,涉及了許多高深前沿的數學領域,並不是很容易能把握的。超弦理論到底是什麼呢?首先,我們發現,弦理論描述自然界的活動還真有幾分科學幻想的成分。舉例來說,弦理論描述的世界並不是我們肉眼所看到的三維空間和一維時間。合理的解釋是那些額外的空間維數沒有被觀測到是因為它們很小很小。要理解弦理論的高維屬性並不困難。(參見《宇宙的琴弦》P.180~181)
在弦理論中就有許多極小的額外空間維數,因此,微觀世界並不像我們普遍感覺到的世界那麼簡單。在宏觀尺度上,弦理論也可能用來解釋宇宙大爆炸的開始和黑洞內部的行為,而這些問題是以前的物理理論包括愛因斯坦的廣義相對論都失效的地方。現在發展的弦理論是有關時間和空間的量子理論,因而此理論看起來也就顯得非常非常的奇怪。
弦理論的一個基本觀點就是自然界的基本單元不是像電子、光子、中微子和誇克等等這樣的粒子,這些看起來像粒子的東西實際上都是很小很小的弦的閉合圈(稱為閉合弦或閉弦),閉弦的不同振動和運動就給出這些不同的基本粒子。因此弦理論從一些非常基本和簡單的單元就能得到宇宙的無窮變化和復雜性。在弦理論中,人們自然地可以得到規范對稱性、超對稱性和引力,而這些原理在原有的標准模型中或者是強加進去的或者是與量子理論相沖突的,在弦理論中它們都協和地統一起來了,並且是彼此需要、獨一無二的。
到現在為止還沒有人觀測到基本的弦。但正如多數參加「2006年國際弦理論會議」的人所相信的那樣,如果弦是真實的,那麼由愛因斯坦開創的廣義相對論和量子理論的完美結合就不是遙遙無期的奢望了。
弦理論的近期發展:第二次革命
如果說超弦理論的第一次革命統一了量子力學和廣義相對論,那麼近年來發生的弦理論的第二次革命則統一了五種不同的弦理論和十一維超引力,預言了一個更大的M理論的存在,揭示了相互作用和時空的一些本質,並暗示了時間和空間並不是最基本的,而是從一些更基本的量導出或演化形成的。M理論如果成功,那將會是一場人類對時空概念、時空維數等認識的革命,其深刻程度不亞於上個世紀的兩場物理學革命。
從科學研究本身看,研究引力的量子化及其與其他互相作用力的統一是自愛因斯坦以來國際著名物理學家的夢想,但由於該理論涉及的能量極高,不能進行直接實驗驗證。盡管如此,一些技術和方法的發展,啟發了很多新的物理思想,如解決能量等級問題的Randall-Sundrum模型和引力局域化,關於弦理論巨量可能真空的圖景想法和人擇原理等等。
近期天文和宇宙學觀察所取得的進展對弦理論的發展會起積極的促進作用。比如,近期觀察的宇宙加速膨脹所暗示的一個很小的但大於零的宇宙學常數(或暗能量),為弦理論目前的發展提供了指導作用。反過來說,要在更深層次上理解近期的天體物理學觀察和暗能量,沒有一個基本的量子引力理論是行不通的,弦理論是目前僅有的量子引力理論的理想候選者。二者的結合不僅對弦理論的自身發展有著指導作用,同時對理解和解釋宇宙學觀察也有很大的促進作用
弦理論在中國:為第三次革命作準備
在超弦的第一、第二次革命,以及隨後的快速發展中,中國都未能在國際上起到應有的作用。我們在研究的整體水平上,與國際、與周邊國家如印度、日本、韓國,甚至和我國台灣地區相比都有一定的差距。內地學術界對弦理論的認識存在較大的分歧,一些有影響的物理學家,基於某種判斷,公開地發表「弦理論不是物理」的觀點。受他們的身份和地位的影響,這種觀點在中國更容易被大多數人接受,因而在某種程度上制約了弦理論在中國的研究和發展。
從教育和人才培養上看,我國的世界一流大學如北大、清華,在相當長的一個時期內都嚴重缺乏主要從事弦理論研究的人才,這種局面間接地制約了青年研究生的專業選擇,直接地造成了國內研究隊伍的青黃不接。
值得慶幸的是,在丘成桐教授的直接推動下,伴隨著浙江大學數學科學中心的成立,以及隨後該中心和中國科學院晨興數學中心每年舉辦的多次高水平專業會議,並邀請像安地·斯特羅明格這樣一流水平的學者到中心工作,大大地推動了國內弦理論方面的研究。
2002年底,在中國科技大學成立的交叉學科理論研究中心,目前已經發展為非常活躍和具有吸引力的研究中心。成立4年來,通過多次舉辦工作周和暑期學校,在超弦理論的人才培養和研究方面做了許多基礎性工作。在本次國際弦理論會議之前,國際理論物理中心和中國科學院交叉學科理論研究中心還舉辦了「亞太地區超弦理論暑期學校」,吸引了100多名參加者。
這種種現象都表明,中國的超弦理論研究,在平靜的外表下,正積蓄著旺盛的爆發潛力。很顯然,一個國家或一個研究團體的整體水平,與這個國家將會在科研上出現的突破性進展的機會是成正比的,這就是所謂「東方不亮西方亮」的道理,也是所謂科學研究文化的建設重要性所在。忽略科學研究文化的建設,單純追求諾貝爾獎,是一種急功近利的態度,其結果往往是「欲速則不達」。
擺在超弦理論研究面前的,是一幅廣闊的前景和一條艱難的道路,這是一條熱鬧又孤獨的旅程,它所涉及的問題對年輕的學生和學者,有著強大的魅力,同時它對研究人員的專業素養有著很高的要求。2006年國際弦理論會議,對我們來說,是一次機遇——壯大隊伍、提高水平,並隨著整體水平的不斷提高,在國際上佔有一席之地。我們正在為弦理論的第三次革命作準備,也期待著她的早日到來。
背景鏈接:弦理論擬解決的三大基礎物理學問題
什麼是物質組成的最終單元?
在過去的一百多年裡,物理學家已經發現了一連串越來越小和越來越基本的物質組成單元。這些研究成果最終被總結成為標准模型:輕子(像電子和中微子)、誇克以及將這些粒子捆綁在一起的電磁力、弱相互作用力。但是,標准模型並不是故事的結局,因為它實在是太復雜了,它本身並不能解釋一個比元素周期表還要復雜的基本粒子表以及它們之間的相互作用力。
現在,弦理論家們普遍相信標准模型中的基本粒子實際上都是一些小而又小的振動的弦的閉合圈(稱為閉合弦或閉弦),所有粒子都可由閉弦的不同振動和運動來得到,從本質上講,所有的粒子都是質地相同的弦。這一聽似奇怪的想法能夠解釋標准模型的許多粗獷輪廓和特性,但是在決定性實驗驗證弦理論之前,人們仍然有必要對它進行更深刻的認識和了解。最近,人們對弦理論的數學結構的認識有了飛速的進展,發現了弦理論中的許多新組元(「膜」)和新概念(對偶性、全息原理、非對易幾何)。現在人們統稱弦理論和這些新引進的東西為M理論。
量子力學的原理和廣義相對論是相沖突的嗎?
量子力學和廣義相對論是20世紀兩個非常成功的理論,但令人驚訝的是這兩個理論在現有的框架下是相沖突的。簡單說來,量子力學認為沒有任何東西是靜止不動的,任何東西都有起伏漲落(測不準原理)。廣義相對論認為時空是彎曲的,彎曲時空是萬有引力的起源。將這兩個理論結合就可以導出時空本身也是每時每刻都在經歷著量子的起伏漲落。在大多數情況下,這些漲落是很小很小的,但在一些極端情況下,比如說在極短距離下、在黑洞的視界附近、在大爆炸的初始時刻等等,這些量子漲落將變得非常重要。在這些情況下,我們現有的理論(量子力學和廣義相對論)是不適用的,只能得到一些結果為無窮大荒謬結論。很顯然,我們需要一個更完備的理論。
令人驚訝的是,從粒子物理學中發展起來的弦理論提供了這一問題的答案。在弦理論中,由於弦的延展性(一維而不是一個點),引力和光滑的時空觀念在比弦尺度還小的距離下失去了意義,時空量子泡沬由「弦幾何」代替了。現在,用弦理論已經解決了有關黑洞量子力學問題的一些疑難。如何用弦理論來說明宇宙大爆炸的初始奇點仍然是一個沒有解決的大問題。
我們生活在11維時空嗎?
宇宙學告訴我們,我們肉眼看到的三個空間維數正在膨脹,由此可以推測它們曾經是很小和高度彎曲的。一個自然的可能性是;也許存在與我們觀測到的三個空間維數垂直的其他空間維數,這些額外空間維數曾經是但現在仍然是很小和高度彎曲的。如果這些維數的尺度是夠小,以我們現有的觀測手段仍不是以直接推測到,但是這些維數仍將以許多間接的效應表現出來。
特別地,這是一個強有力的統一觀念:在低維中觀測到的不同粒子也可能是同一種粒子,在額外維數空間中,它們都是同一粒子不同方向的運動的表現。實際上,額外維數還是弦理論不可分割的一部分:弦理論的數學方程要求空間是9維的,再加上時間維度總共是10維時空。更進一步的研究表明,由M理論給出的更完全的認識揭示了弦理論的第10維空間方向,因此理論的最大維數是11維。最近的一些發展還提出了我們也許生活在低維的膜上面,但是引力仍然是10維的,為了得到現實的3維引力,可以通過引入「影子膜」或者Randall-Sundrum機制。Randall-Sundrum機制是一種束縛引力的新方法,這時,額外維度可以不是很小很小的。通過觀測小距離情況下引力對平方反比定律的偏離,或者是在粒子加速上或者是通過超新星爆發中產生的粒子散射進入額外維度因而看起來像消失一樣等等奇怪的現象,也許我們現在就有能力探測到這些額外維度。弦理論不僅大大地拓展了人們的思維空間,還將大大地拓展人們的活動空間。
2006年國際弦理論會議科學群星閃耀
此次會議是在弦理論系列會議國際委員會建議下,由中國科學院晨興數學中心、數學和系統科學研究院、理論物理研究所、浙江大學數學科學中心和美國自然科學基金會聯合資助舉辦的,參加會議的有來自世界各地的600多名專家,霍金教授、格羅斯教授、威騰教授和斯特羅明格教授等多位著名理論物理學家將應邀參加會議並在大會上作報告。
大衛·格羅斯(David Gross)教授
2004年諾貝爾物理學獎獲得者,2006年國際弦理論會議主席。現任美國加州大學Santa Barbara分校物理學教授,Kavli理論物理研究所所長,中科院理論物理所國際顧問委員會主席。格羅斯教授在理論物理,尤其是規范場、粒子物理和超弦理論等方面有一系列傑出的研究成果。他是強相互作用的基本理論——量子色動力學的奠基人之一。他還是「雜化弦理論」的發明人之一。1985年當選為美國科學與藝術學院院士,1986年當選美國國家科學院院士。
愛德華·威騰(Edward Witten)教授
國際著名理論物理學家,現任普林斯頓高等研究院教授,查爾斯·西蒙(Charles Simonyi)教授。他的研究遍布高能物理和數學物理的諸多方向,最擅長將近代數學與物理學研究的前沿問題結合起來,其應用的典範有:Wess-Zumino-Witten項與拓撲項、反常與指標定理、Dirac運算元與正能定理、超對稱與Morse理論等。他與Green和Schwarz教授合著的二卷本《超弦理論》自出版後一直是弦理論家的聖經。
斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)教授
當代享有盛譽的偉人之一,被稱為「活著的愛因斯坦」。他在解決20世紀物理學的兩個非常成功的理論——廣義相對論和量子理論的沖突方面走出了重要的一步。
1973年3月1日,霍金教授在《自然》雜志上發表論文,闡述了自己的新發現——黑洞是有輻射的(霍金輻射)。霍金的新發現被認為是多年來理論物理學最重要的進展。該論文被稱為「物理學史上最深刻的論文之一」。
安地·斯特羅明格(Andrew Strominger)教授
現任
哈佛大學教授,美國科學與藝術院院士,主要研究量子引力、弦理論和量子場論。在弦理論的研究中,斯特羅明格和他的合作者利用微觀黑洞的變輕和凝聚成功地描述了時空拓撲變化的相變過程。此外,斯特羅明格和同事瓦法(C. Vafa)成功地利用弦理論和統計力學,導出了黑洞的貝肯斯坦-霍金(Bekerstein-Hawking)熵公式,這一結果提示弦理論也許能最終解決霍金提出的黑洞信息丟失疑難。
丘成桐(Shing-tung Yau)教授
國際著名數學家,2006年國際弦理論會議主席。現任美國哈佛大學教授,美國科學院院士,中國科學院外籍院士。丘成桐教授在科研方面做出了傑出的成就,贏得了許多榮譽。更為可貴的是,他十分關注中國基礎研究的發展,並將其同自己的科研發展緊密聯系在一起,多年來,一直運用他在國際上的影響和活動能力,協同各方面力量,為中國數學的發展做了大量的工作。
❸ 「超弦理論」講了個啥
超弦理論形成宇宙及基本粒子模型圖文解:
圖中+-號代表不可分割的最小正負電磁信息單位-量子比特(qubit)
(名物理學家約翰.惠勒John Wheeler曾有句名言:萬物源於比特 It from bit
量子信息研究興盛後,此概念升華為,萬物源於量子比特)
註:位元即比特
❹ 超弦理論,為什麼被稱為顛覆一切認知的理論
因為它認為不存在粒子,只有弦在空間運動,各種不同的粒子只不過是弦的不同振動模式而已。自然界中所發生的一切相互作用,所有的物質和能量,都可以用弦的分裂和結合來解釋。超弦理論是現在最有希望將自然界的基本粒子和四種相互作用力統一起來的理論;超弦理論認為弦是物質組成的最基本單元,所有的基本粒子如電子、光子、中微子和誇克都是弦的不同振動激發態。
在弦理論中,人們自然地可以得到規范對稱性、超對稱性和引力,而這些原理在原有的標准模型中或者是強加進去的或者是與量子理論相沖突的,在弦理論中它們都協和地統一起來了,並且是彼此需要、獨一無二的。每種基本粒子所表現的性質都源自它內部弦的不同的振動模式。每個基本粒子都由一根弦組成,而所有的弦都是絕對相同的。不同的基本粒子實際上是在相同的弦上彈奏著不同的“音調”。由無數這樣振動著的弦組成的宇宙,就像一支偉大的交響曲。
❺ 超弦理論
這些網路都有啊,我簡化了一下
弦理論的一個基本觀點就是自然界的基本單元不是象電子、光子、中微子和誇克等等這樣的粒子,根本不存在這些粒子
這些看起來象粒子的東西實際上都是很小很小的弦的閉合圈(稱為閉合弦或閉弦),閉弦的不同振動和運動就給出這些不同的基本粒子。
因此弦理論從一些非常基本和簡單的單元就能得到宇宙的無窮變化和復雜性。
自然界中所發生的一切相互作用,所有的物質和能量,都可以用弦的分裂和結合來解釋。
弦的振動越劇烈,粒子的能量就越大;振動越輕柔,粒子的能量就越小。
在量子理論中,粒子具有波粒二象性。其中,粒子的波動性就是由弦的振動產生的。
並且物理中的四大基本力其實是由弦的振動模式決定的
超弦理論把量子場論和廣義相對論統一在一起了。這是它的誕生背景
❻ 哪能下載到電影《超弦理論》,不是紀錄片,是2006年的一部電影,謝謝。
電影啊,這個,其實用播放器就可以的,不過它們的資源都不一樣,你多看看幾個播放器有沒有資源,網路視頻這個放心吧,找不到,快播資源可多,十有八九能找到的,一般只要網上有資源基本都能找到,你試試。
❼ 超弦理論是什麼意思
超弦理論,屬於弦理論的一種,有五個不同的超弦理論,也指狹義的弦理論。是一種引進了超對稱的弦論,其中指物質的基石為十維時空中的弦。
❽ 「超弦理論」是什麼
超弦理論簡介
物理學家一直認為自然界有對稱,例如虧子與輕子也是三族,又或正反粒子,CPT守衡等等.但物理界並不如我們所想般對稱,如CP不守衡,而最大之不對稱(asymmetry)是費米子及玻色子之自旋性,費米子要自旋兩個圈才可見回原本景象,而玻色子只需自旋一個圈.
物理學家建立了N=8的超對稱理論(Supersymmetry / SUSY)統一費米子與玻色子,那是認為這個宇宙除了四維之外,還有四維,這個八維宇宙叫超空間(superspace),然而這額外的四維不可被理解為時間抑或空間,八維宇宙是由費米子居住,物質可透過自旋由四維空間轉入費米子居住之八維,又可由八維轉回四維,即玻色子可換成費米子,費米子可轉換成玻色子,它們沒有分別,我們之所以看到它們自旋不同只不過是我們局限於四維而看不到八維的一個假象.
我打個譬喻,你在地球上只會感同到三維(上下前後左右),我們雖然知道時間之存在,然而我們眼睛看不到,眼睛只幫我們分析三維系統,然而有可能這個世界是八維,而因為眼睛只可分辨三維而你無法得知.
科學家稱這些一對之粒子為超對稱夥伴(supersymmetric partner),如重力微子(gravitino),光微子(photino),膠微子(gluino),而費米子之夥伴叫超粒子(sparticle),只不過是在費米子前面加一個s,如超電子(selectron).可是我們知道費米子無論怎樣轉也轉不出玻色子,亦沒有發現費米子或玻色子轉出來的超對稱夥伴,例如電子就不是由任何已知玻色子轉出來,假如每一玻色子或費米子都有其超對稱夥伴,世界上之粒子數將會是現在的兩倍.
有認為超對稱夥伴質量比原本粒子高很多倍,只存在於高能量狀態,我們處於安靜宇宙是不能夠被看見,只有在極稀有的情形下,超對稱夥伴會衰變成普通的費米子及玻色子,當然我們尚未探測到超對稱夥伴,否則就哄動啰!
然而在超對稱理論背後,弦理論(strange theory)正慢慢崛起,它也是為了統一費米子玻色子.弦理論認為這個世界無論玻色子抑或費米子都是由一樣東西-弦(string)所組成,弦就像一條繩子,不過事實上它們真的太小向前地,故它們形成粒狀的粒子
The string tension in string theory is denoted by the quantity 1/(2 p a'), where a' is pronounced "alpha prime"and is equal to the square of the string length scale.
String theories are classified according to whether or not the strings are required to be closed loops, and whether or not the particle spectrum includes fermions. In
起初物理學家認為閉弦理論必須是十維,因為只有十維的閉弦理論方可被重正則化(Renormalization),重正則化是物理學家為解決量子電動力學中出現'無限'所用的一個巧妙手法,其中多個無限項問題都與自我作用(self-interation)有關,我舉一個電子與電磁場之無限項例子:
電磁力之影響范圍遵從平方反比定律,即1除距離之平方,電子與自己的距離是0,故影響自己之范圍是1除0,等於無限,由於E=mc2,故電子質量豈非無限大!那和觀察結果不乎.重正則化利用無限減無限得有限之方法計出電子質量(因為有限加無限也是無限).
荷蘭物理學家Hendrik Kramers認為電子之質量是由兩個質量-bare mass及infinite mass組成,利用麥斯威爾方程(Maxwell Equation)計出另一個電子質量,又是無限,用第二個質量減第一個質量,剩下的就是bare mass,即電子正常質量.
當然那不是樣樣東西都可以重正則化,你要好巧妙地把式定成:(無限)-(無限+少少)=(少少),否則答案會是零,或答案尚是無限,最成功的例子是利用重正則化解釋蘭伯移動(Lamb Shift),蘭伯移動解釋在一條軌道上之兩粒不同態之粒子(旋上旋下)能量有少許分別,所以旋上電子變成旋下電子會放出21.11cm微波輻射.
事實上現今物理學上一個理論是否可行完全要看它是否可以被重正則化.
❾ 科幻電影《超弦理論》下載
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❿ 有誰知道超弦理論(有關宇宙模型的)
超弦理論是物理學家追求統一理論的最自然的結果。愛因斯坦建立相對論之後自然地想到要統一當時公知的兩種相互作用--萬有引力和電磁力。他花費了後半生近40年的主要精力去尋求和建立一個統一理論,但沒有成功。現在回過頭來看歷史,愛因斯坦的失敗並不奇怪。實際上自然界還存在另外兩種相互作用力--弱力和強力。現在已經知道,自然界中總共4種相互作用力除萬有引力之外的3種都可有量子理論來描述,電磁、弱和強相互作用力的形成是用假設相互交換「量子」來解釋的。但是,引力的形成完全是另一回事,愛因斯坦的廣義相對論是用物質影響空間的幾何性質來解釋引力的。在這一圖像中,彌漫在空間中的物質使空間彎曲了,而彎曲的空間決定粒子的運動。人們也可以模仿解釋電磁力的方法來解釋引力,這時物質交換的「量子」稱為引力子,但這一嘗試卻遇到了原則上的困難--量子化後的廣義相對論是不可重整的,因此,量子化和廣義相對論是相互不自洽的。
超弦理論是人們拋棄了基本粒子是點粒子的假設而代之以基本粒子是一維弦的假設而建立起來的自洽的理論,自然界中的各種不同粒子都是一維弦的不同振動模式。與以往量子場論和規范理論不同的是,超弦理論要求引力存在,也要求規范原理和超對稱。毫無疑問,將引力和其他由規范場引起的相互作用力自然地統一起來是超弦理論最吸引人的特點之一。因此,從1984年底開始,當人們認識到超弦理論可以給出一個包容標准模型的統一理論之後,一大批才華橫溢的年輕人自然地投身到超弦理論的研究中去了。
經過人們的研究發現,在十維空間中,實際上有5種自洽的超弦理論,它們分別是兩個IIA和IIB,一個規范為Apin(32)/Z2的雜化弦理論,一個規范群為E8×E8的雜化弦理論和一個規范為SO(32)的I型弦理論。對一個統一理論來說,5種可能性還是稍嫌多了一些。因此,過去一直有一些從更一般的理論導出這些超弦理論的嘗試,但直到1995年人們才得到一個比較完美的關於這5種超弦理論統一的圖像。
這一圖像可以有用上圖來表示。存在一個唯一的理論,姑且稱其為M理論。M理論有一個很大的模空間(各種可能的真空構成的空間)。5種已知的超弦理論和十一維超引力都是M理論的某些極限區域或是模空間的邊界點(圖中的尖點)。有關超弦對偶性的研究告訴我們,沒有模空間中的哪一區域是有別於其他區域而顯得更為重要和基本的,每一區域都僅僅是能較好地描述M理論的一部分性質。但是,在將這些不同的描述自洽地柔合起來的過程中我閃也學到了對偶性和M理論的許多奇妙性質,尤其是各種D-膜相互轉換的性質。
在此我們不得不提到超弦理論成功地解釋了黑洞的熵和輻射,這是第一次從微觀理論出發,利用統計物理和量子力學的基本原理,嚴格了導出了宏觀物體黑洞的熵和輻射公式,毫無疑問地確立了超弦理論是一個關於引力和其他相互作用力的正確理論。
將5種超弦理論和十一維超引力統一到M理論無疑是成功的,但同是也向人們提出了更大的挑戰。M理論在提出時並沒有一個嚴格的數學表述,因此尋找M理論的數學表述和仔細研究M理論的性質就成了這一時期理論物理研究熱點。
道格拉斯(Douglas,MR)等人仔細研究了D-膜的性質,發現了在極短距離下,D-膜間的相互作用可以完全由規范理論來描述,這些相互作用也包括引力相互作用。因此,極短距離下的引力相互作用實際上是規范理論的量子效應。基於這些結果,班克(Banks,T)等人提出了用零維D-膜(也稱點D-膜)作為基本自由度的M理論的一種基本表述--矩陣理論。
矩陣理論是M理論的非微擾的拉氏量表述,這一表述要求選取光錐坐標系和真空背景至少有6個漸近平坦的方向。利用這一表述已經證明了許多偶性猜測,得到了一類新的沒有引力相互作用的具有洛侖茲不變的理論。如果我們將注意力放在能量為1/N量級的態(N為矩陣的行數或列數),在N趨於無窮大的極限下,可以導出一類通常的規范場理論。許多跡象表明,在大N極限下,理論將變得更簡單,許多有限N下的自由度將不與物理的自由度耦合,因而可以完全忽略。所有這些結論都是在光錐坐標系和有限N下得到的,可以預期一個明顯洛侖茲不變的表述將是研究上述問題極有力的工具。具體來說,人們期望在如下問題的研究上取得進展:
(1)全同粒子的統計規范對稱性應從一個更大的連續的規范對稱性導出。
(2)時空的存在應與超對稱理論中玻色子和費米子貢獻相消相關聯。
(3)當我們緊致化更多維數時,理論中將出現更多的自由度,如何從量子場論的觀點理解這一奇怪的性質?
(4)有效引力理論的短距離(紫外)發散實際上是某些略去的自由度的紅外發散,這些自由度對應於延伸在兩粒子間的一維D-膜,從場論的觀點來看,這些自由度的性質是非常奇怪的。
(5)將M理論與宇宙學聯系起來。
顯然,沒有太多的理由認為矩陣理論是M理論的一個完美的表述。值得注意的是矩陣理論的確給出了許多有意義的結果,因此也必定有其物理上合理的成分,這很像本世紀初量子力學完全建立前的時期(那時,普朗克提出能量量子導出黑體輻射公式,玻爾提出軌道量子化給出氫原子光譜),一些有關一個全新理論的跡象和物理內涵已經被人們發現了。但是,我們離真正建立一個完美自洽M理論還相距甚遠,因此有必要從超弦理論出發更多更深地發掘其內涵。在這方面,超弦理論的研究又有了新的突破。
1997年底,馬爾達塞納(Maldacena)基於D-膜的近視界幾何的研究發現,緊化在AdS5×S5上的IIB型超弦理論與大N SU(N)超對稱規范理論是對偶的,有望解決強耦合規范場論方面一些基本問題如誇克禁閉和手征對稱破缺。早在70年代,特胡夫特(´t Hooft)就提出:在大N情況下,規范場論中的平面費曼圖將給出主要貢獻,從這一結論出發,波利考夫(Polyakov)早就猜測大N規范場論可以用(非臨界)弦理論來描述,現在馬爾塞納的發現將理論和規范理論更加具體化了。1968年維內齊諾(Veneziano)為了解決相互作用而提出了弦理論,發現弦理論是一個可以用來統一四種相互作用力的統一理論,對偶性的研究引出了M理論,現在馬爾達塞納的研究又將M理論和超弦理論與規范理論(可以用來描敘強相互作用)聯系起來,從某種意義上來說,我們又回到了強相互作用的這一點,顯然我們對強相互作用的認識有了極大的提高,但是我們仍沒有完全解決強相互作用的問題,也沒有解決四種相互作用力的統一問題,因此對M理論、超弦理論和規范理論的研究仍是一個長期和非常困難的問題。
理論模型 超弦理論認為,在每一個基本粒子內部,都有一根細細的線在振動,就像琴弦的振動一樣,因此這根細細的線就被科學家形象地稱為「弦」。我們知道,不同的琴弦振動的模式不同,因此振動產生的音調也不同。類似的道理,粒子內部的弦也有不同的振動模式,不過這種弦的振動不是產生音調,而是產生一個個粒子。換言之,每個基本粒子是由一根弦組成。
超弦理論認為,粒子並不存在,存在的只是弦在空間運動;各種不同的粒子只不過是弦的不同振動模式而已。自然界中所發生的一切相互作用,所有的物質和能量,都可以用弦的分裂和結合來解釋。
弦的運動是非常復雜,以至於三維空間已經無法容納它的運動軌跡,必須有高達十維的空間才能滿足它的運動,就像人的運動復雜到無法在二維平面中完成,而必須在三維空間中完成一樣。