北京电影学院,物理学乌云充满,11维M理论能否扛起“万有理论”的大旗?,阆中

步入21世纪,物理学上空仍旧弥漫着乌云!除了暗物质,相对论和量子力学这两座大山仍旧无法彻底兼容。当然,量子电动力学和狭义相对论能够很好地兼容,比方描绘微观粒子相对论效应的狄拉克方程式现已处理了许多实际问题。问题的要害点就在描绘引力的广义相对论和量子力学无法兼容。

在爱因斯坦活着的时分,强力和弱力还未被提出,那时分他老人家首要着手共同引力和电磁力,也便是大一统理论。

但爱因斯坦晚年在大一统理论并没有较大建树。尔后物理学的发北京电影学院,物理学乌云充溢,11维M理论能否扛起“万有理论”的大旗?,阆中展超越爱因斯坦的幻想。后来物理学家发现了强力和弱力,大一统理论也并不是简略地只共同引力和电磁力。

四大根本效果力

到上个世纪70年代,科学家根本确认天然缺钙的症状有哪些国际包含四种根本效果力,按强度排序依次是强力、电磁力、弱力、引力。前三种力都是量子力学的统辖规模,只要引力最特别。

弦理论最早的创意来源于物理学家对强力的解说

强力首要担任撮合夸克,残留的强力构成撮合中子和质子的核力。

其实除了引力,其他三种力的效果都发现了相应的传达子,比方强力传达子是胶子,弱力传达子是W+、W-、Z玻色子,电磁力是光子。这些传达子共同归于玻色子。由此能够揣度,尚未被发现的引力子也应该归于玻色子。

假如你现在试问,传达子是由什么构成的?量子力学是无法回答的,因为它们归于根本粒子,也就说内部结构不知道或许不行再分。你或许自问过:夸克之下是什么?没有人能给你精确的答案,包含物理学家!

可是总有一部分科学家能够给出你猜想性的答案,他们以为众哈迪斯冈布奥多的根本粒子和它们之间杂乱的彼此效果,以及至今奥秘的引力子必定在更微观的标准上存在答案。

要解开这个答案的理论便是弦理论,现在被确以为0维度的根本粒子在弦理论中是一维膜振荡的成果。其实膜自身是二维的,一维的膜便是弦。北京电影学院,物理学乌云充溢,11维M理论能否扛起“万有理论”的大旗?,阆中

弦理论以为传递强力,弱力的玻色子是开弦的。开弦就适当褚时健非闭合的绳子,并存在两个端点,一维膜(弦)的两个端点被二维膜给揉捏了,导致弦构成的根本粒子不行在空间自在移动,只能被关闭在特别的时空中。

所以除了引力,其他三种力仅仅局域性传递效果。比方强dhcp力被锁死在原子核内,出了原子核,强力就没有了。

弦论能够处理这样一个问题:为什么在四个根本效果中,就引力是最遍及的力?那按道理来说,引力子就应该充溢在整个国际空间。这就意味着构成引力子的弦振荡不遭到二维膜的揉捏。那么就能够反推出构成引力子的弦便是闭弦。因为只要闭弦才没有端点,二维膜想揉捏弦的端点也找不到凭据。

开弦两头被二维膜堵住了,而闭弦不受影响

这样一来闭弦构成的引力子就能够在时空中自在络绎,国际空间充溢了传达引力的引力子,所以引力也就成为国际中效果规模最遍及的力。

事实上,许多问题是弦理论不能够处理的,其间一个扎手问题是:弦论该怎么解说玻色子和费米子的彼此转化?

咱们能够依照粒子的特点划分红两大类

第一类是组成物质结构的粒子,第二类是担任传递力的粒子。

第一类便是费米子,包含夸克和轻子。第二类便是玻色子,精确来说是标准玻色子。

这两类粒子都是构成国际不行或缺的粒子。费米子就好似是盖楼用到砖块,传递力的标准玻色子就好似是把砖块粘在一同的胶水。没有标准玻色子,费米子就零星一堆,也不行能组合成大千国际。

科学家以为玻色子和费米子之间在更微观的标准上的结构是共同的,它们谢瑞麟之间存在某种改变联系,也便是说玻色子和费米子存在某种对称性,它们在弦标准上经过某种对应联系能够切换。这便是费米子和玻色子的对称性。

左为玻色子,右为费米子

一开始弦理北京电影学院,物理学乌云充溢,11维M理论能否扛起“万有理论”的大旗?,阆中论并没有考虑这种对称性。假如把这种对称性概念加到弦理论中,那么弦理论就变成超对称弦理论,也便是咱们常说的超弦理论。

现在来说,超弦理论分为五种。在不同超弦理论中,一维膜仍旧是弦,二维膜的叠加发生了三维,也便是国际体积。二维膜就适当是纸,纸在非平行纸面方向运动会构成三维的途径。

所以二维膜的运动会构成更高维的国际。再高维度的膜共同称为p膜,同理二维膜的运动构成三维的国际体积。p膜的运动也会构成更高一个维度的国际。这时分咱们称为p+1膜的“国际体积”。

超弦理论每引进北京电影学院,物理学乌云充溢,11维M理论能否扛起“万有理论”的大旗?,阆中一个维度就会发生相应的数学对立,比方呈现负概率现象。为了处理这些数学对立,就需要引进更多的维度化解,就类似于量子力学为了防止数学上的无量大问题而进行的重整化进程。

当超弦理论引进到10维时空的时分,就正好能够化解一切数学对立,这也便是超弦理论为什么需要用十维时空来诠释的原因。十维时空也便是9维空间加一维时刻。

可是超弦理论还分五种,各自的解说还不尽相同。为了共同这五种超弦理论,能够引进更高维度,也便是10维空间加1维时刻的11维时空的M理论。这样一来,五种超弦理论就悉数被包括在M理论中。

M理论包含了五种超弦理论和11维超引力理论

假如说超弦理论是万有理论,那么M小小少年理论便是超弦理论的万有理论。

什么是万有理论?

很浅显地说,便是能够诠释构成大千国际方方面面的根本规律。咱们总是信任,微观物质的不同特点在微观标准上是共同的。从前的咱们以时刻轨道新浪博客为原子便是这个国际的最小标准,以为原子不分性质不同,不同的摆放方式构成了微观物质的不同。

而量子力学打破了这样的夙愿。但留给咱们的仍旧是残损的理论。咱们一直仍是信任,在夸克等根本粒子之下仍旧存在一个根本的、没有特点不同的物质,正是因为它的不同方式表达,才构成微观上的不同!咱们总是信任最根本的物质没有较大不同,微观物质的不同是糯康最根本物质的纤细改变引起的多米诺骨牌式的扩大效应!而超弦理论便是这样的一个理论,所以咱们有理由信任超弦理论终究能担任万有理论的重担!

可是科学家要走的路还很长,,现在弦理论标准下的研讨无法被试验验证,并饱尝坐而论道的诟病。现在的弦理论根本归于数学的擂台。试验要跟上超弦理论的脚步还需要很长的路要走。

当然,试验才是一切理论仅有的验金石。今后技能老练,弦理论若不黄片儿能经过试验验证,那将成为科学史上最大的乌龙事情。但笔者仍旧期望弦理论能饱尝住试验的检测!

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