第一一五章 想依靠量子力学穿越时空?那可能要搭车超弦理论!

即一条直线。根据维亚那多的模型，粒子可以视为粒子可以视为在某空间的延伸量，就是一条线段，或者一条弦。这些弦由两个反方向的力保持了微妙的平衡，一个是张力，使得弦的两端靠近；一个加速力，会使弦的两端分离。做一个近似的类比：弦就类似于飞机的螺旋桨，随时随地都在转动；离心力使得弦的两端在分离，而向内的张力，则保持了弦的平衡。

    弦理论的提出，给物理学家提出了一种崭新的物质观，以前我们都把物质的基点看做一个无限小的质点，而弦理论则将其看做一条一维足够细小的线段；并且根据早期的弦理论，基于数学推导的原因，为了实现理论的自洽，需要扩展到高达26维的空间上才行；这就让弦理论成为一种玄学，当时的物理学家对于这种如此高维的时空，根本毫无概念，也无法通过试验方法对这个理论进行证伪；一个无法证伪的理论，当然也无法认可为是一个有效的物理理论。

    不过，虽然标准模型不论从理论上，还是实验上都能对物质有非常完美的解释，以及精确的语言，但是从数学的角度来讲，这却并不失为一个具有『美』感的理论；为了解释物质及其相互作用力，标准粒子模型构建了61种粒子模型，分为了费米子和波色子两类；如果再包括重力子，则总的粒子数达到了62种之多。各种物质，及其相互之间的作用力，都是由这62道食材拼凑的结果，所以这个理论也是名副其实的杂盘理论。

    所以很多物理学家语言，标准粒子模型并非终极的物理理论，而极大可能是这个终极理论的中间态。

    虽然弦论被大多数的物理学所鄙视，但是它本身所具备的数学美感，却仍然让少数的物理学家对它痴迷；在这个过程中，物理学家通过弦理论已经很好的解释了波色子，在1970年，史瓦兹(John Schwarz )和他的同事南夫(Andre Neveu)发现可以描述费米子的弦论；但是这个描述费米子的弦理论却产生了一些实验上无法验证的粒子。这种粒子具有静态质量为零，但是拥有的自旋数为2。经过一段时间的研究，才发现这个粒子的描述，就是对量子重力场理论中假设的重力子的描述，从而发现了弦理论对重力场的微妙关系。

    史瓦兹和格林在1980年发现超弦在十维中存在反常相消，1984年格林和史瓦兹沿这个方向推进了一大步，构造了一种特殊的弦模型，它具有时空的超对称，因而称为超弦理论。对称概念是物理学家最有用的工具之一。数学上，当一个方程组的单元之间发生了互换(变换)，而整个集体仍然显出同样的性质，我们可称之为对称。对称的概念之所以在发展理论时有价值，是因为它可用于指明大相径庭的事物之间的重要相似点。

    当时空维数等于十，内部对称群为SO(32)时，这个理论不存在反常。超弦理论颇有说服力地证明，曾让早期弦理论困惑的有关量子力学的矛盾全都是可以消解的。事实上，他们得心应手地处理了所有的数学上的自洽性问题，诸如超光速的快子、由点粒子模型所引起的无穷大、对称性反常、高维自由度与超对称的引入等等。他们甚至还证明，弦理论有足够能力去容纳4种基本力。不利用“弦”就显然不可能建立一个数学上调和的量子引力理论。相反地，不包括引力，看来也不可能建立一个数学上一致的弦论。超弦计算，即使包括引力在内，决不会产生“无限大”。从1984年到1986年，是所谓的“第一次超弦革命”时期。

    后来人们经过研究发现，在十维空间中，实际上有5种自洽的超弦理论。对一个统一理论来说，5种可能性还是稍嫌多了一些。因此，过去一直有一些从更一般的理论导出这些超弦理论的尝试，直到1995年人们才得到一个比较完美的关于这5种超弦理论统一的图像，称之为M理论。将5种超弦理论和十一维超引力统一到M理论无疑是成功的，但同时也向人们提出了更大的挑战。M理论在提出时并没有一个严格的数学表述，因此寻找M理论的数学表述和仔细研究M理论的性质就成了超弦理论研究热点，从而点燃了“第二次超弦革命”。

    随着M理论的不断完善所取得的成果有：

    1、成功的将量子理论和相对论统一在了统一理论框架下；

    2、具有回答关于自然最基本的物质构成和力的初始问题的能力；

    3、在宇宙学上，超弦理论成功的解释了霍金提出的黑洞的熵和辐射问题，这也是第一次从微观理论出发，利用统计物理和量子力学的基本原理，严格推导出了宏观的黑洞的熵和辐射公式；

    这些未来会发展出的更深的弦理论学说，不只是描述“弦”状物体，还包含了点状、薄膜状物体，更高维度的空间，甚至平行宇宙。”

    “所以你认为，古一她宇宙中的这个绿皮猛汉科学家，利用量子领域穿越时空的理论依据，便是基于超弦理论？”约翰一边思索一边缓慢的问到。

    “应该说，这是目前我唯一知道的，量子力学能够与广义相对论处于统一的理论框架之下，并且能够与时间、空间产生一定关联性的理论。”汉斯想了想后，又开口补充了一下，“大概他们还有其他的基础物理研究的突破，毕竟他们宇宙的各种科学发展比魔法还魔幻。或许可以把抑制力们叫回来，然后让她们把她们世界的爱因斯坦、普朗克、玻尔、薛定谔、狄拉克、玻恩这些物理学家的英灵全都带过来研究研究？”

    “Stop！”看着约翰有些蠢蠢欲动的样子，梅丽尔捂着额头急忙对着汉斯喊停！“理论上的先说这么多吧！我觉得大家大概可能也许或多或少都明白了！”众人纷纷点头表示对梅丽尔的话表示赞同！