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弦理论浅谈,一维的“弦”演奏出大千世界,人类终极目标或将实现

作者:文艺女性的中年八卦集

构成我们成千上万的世界的最小单位是什么?这是人类一直试图弄清楚的事情。早在公元前几百年,古希腊哲学家德姆克里特就从哲学思维的角度提出了原子理论,凡事都是由原子和空洞组成的,原子是物质中最小的粒子。18世纪,英国物理学家道尔顿正式提出了科学意义上的原子理论。

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通过几代科学家的不懈努力,我们知道原子远非构成一切的最基本和最微小的粒子。原子由原子核和电子组成。原子核由质子和中子组成。质子和中子由更基本的夸克组成。那么夸克是由什么组成的呢?抱歉,在目前的技术水平上,夸克已经"结束了"。例如,夸克、电子、胶子等统称为基本粒子。它们可以大致分为三类,即没能得到的,轻儿子和繁殖儿子。

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随着研究的继续,科学家们发现了数十个基本粒子,似乎这个描述所有事物中最小单位的理论并不是那么"基本"。有没有更简洁和原始的理论来描述物质的组成?确实有这样一套美丽的理论——"弦理论"。

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事实上,早在1968年,科学家们就在寻找强大的数学公式来描述弦理论的形成。这个理论的基本思想是,自然界的基本单位不是电子、光子、夸克等点粒子,而是一维中非常小的线性"弦",它们有两种结构:开弦和闭弦。弦的不同振动和运动产生不同的基本粒子,能量和物质可以相互转化。在1990年代,爱德华·怀顿(Edward Wighton)提出了大成的M理论,该理论认为,除了长度、宽度和高度之外,我们的宇宙还有11个维度,但只有其他维度是严重卷曲的,这些维度中弦的振动产生了我们世界上的一切。

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为了用这样一套叛教理论来解释所有事物的原因,人们可以想象世界会如何看待弦理论 - 忽略它。一开始,当描述微观世界的量子力学首次出现时,玻尔领导哥本哈根学派与爱因斯坦谈论它。然而,学术界一点也不懒惰地处理弦理论。直到有一天,弦理论的粉丝们用闭合的弦推导了引力子。这样可以炒锅,人们就变了态度,开始仰望弦理论。为什么引力子一下子把弦理论都热起来,又被称为"终极统一理论"?

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顾名思义,这个基本粒子是传递引力的粒子。我们知道,宇宙中有四种基本力,即重力、电磁力、强力、弱力。"力"的实现取决于粒子的交换。比如,两个实验者,他们穿着溜冰鞋站在冰面上,A向B扔一个小铁球,B接住铁球,会感觉到力,然后滑回去一小段距离。这个小铁球就是我们上面提到的吊具。

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电磁力交换光子进行传输。微观世界的力量是通过在夸克之间交换胶水来实现的。弱力由w和z玻色子传递。重力呢?当然是引力。脱口而出的三个字很难证明,经过几十年的搜索,很难在大型强子对撞机或宇宙射线中找到引力拉动器。

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今天,科学家可以使用现有的量子理论来统一力,弱力和电磁力,但仅包括重力。但在弦理论中,引力子成功输出,四种基本力统一。它还具有能够完美地融入微观世界和宏观世界的重要意义。然而,爱因斯坦的广义相对论是对宇宙的一个很好的描述,也是对引力的解释。但如果你深入微观量子世界,它就不会起作用。量子力学已经成功地解释了微观粒子的奇怪行为,但它在宏观世界中不可用。

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弦理论从一个更基本、更根本的源头出发,用一维弦的振动来诠释宇宙中的万物,集宏观和微观于一体。物理学家数百年来的统一梦想终于有望实现,一个"公式"就足以描述宇宙的定律。我们的宇宙原来是一首在太空中演奏的"弦乐"的宏伟交响曲!

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写在最后,虽然弦理论是当下最热门的统一理论。但目前它只是华丽的数学,堆积在空中。以今天的技术水平来验证弦理论是难以升天,估计在对撞机上,击中"弦",至少将对撞机的直径延伸到整个太阳系是可能的......

(好吧,弦理论今天我们就在这里聊聊,小编很浅,容量有限,文章肯定有很多缺点,我们可以看到,就在闲暇时间好的时候。)

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