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什么是宇宙弦?

 纯净的金色阳光 2014-05-18

科学家想象中的宇宙弦

 

 

    直到20世纪80年代,弦论爆炸般地登上了理论物理学的舞台,使物理学的统一不再是一个遥不可及的神话。弦论是目前最流行的理论,如果弦论真的被证明了,基本粒子和引力就能统一起来,我们知道的所有理论都能在它的理论支持下完美地被解释,并遵循所有的物理法则,人们对宇宙的认识将会更进一层。为什么会有重力,为什么电子有质量,为什么电子和质子的质量比是11864。人们将不再对这些问题毫无头绪。

 

    弦论就像它的字面意思一样,它的基本观点是,所有的基本粒子其实是一种物质在不同状态下的表现,这种基本物质是:弦。这是怎么意思呢?比如说电子,这种基本粒子是没有内部构造的一个点,一个点除了移动可以产生任何现象。如果从弦论来看,微观世界里的电子并不仅仅是一个点,而是一个微小的极细的闭合弦。弦可以以不同方式震荡,就像小提琴的弦在不同的振动下会发出不同音调的声音一样,弦的不同震荡会使其表现出各种形态的粒子。当它以一种形式震荡时,表现的是电子的形态,而如果以另一种形式震荡,则表现中子的形态,或是夸克,或是其他。弦论的先锋物理学家们还认为,弦的震荡可以产生力的作用,这就使力学与量子力学统一起来。

 

     那么宇宙弦呢?科学家们认为,宇宙弦是宇宙的遗迹,在宇宙大爆炸之初的极短瞬间形成,过程类似于“结晶”。在大爆炸的那一瞬间,宇宙空间本身变成由弦状物质组成的间断立体面。这样想象可以帮助你更好地理解,池塘的表面开始结冰,每一块冰都在不断膨胀、扩散,直到它们碰撞上其他冰块才停止,这些冰块的模样就像闭合的弦一样。宇宙弦的产生可以认为是宇宙大爆炸后宇宙空间的冷却。一些宇宙学家们认为空间也有自己的纹理,由弦或其他纹理构成,当宇宙中的物质冷却下来,就形成了星系。

 

     但我们并不能直接看见这些弦,它们距离我们有数十亿光年。我们仅仅可以通过对宇宙微波、射线、引力辐射的精密测量,寻找证据来证明它们存在。宇宙弦也是解释宇宙射线的最好理论。

 

    这些弦在整个宇宙中交织,比一粒原子更细,有巨大的密度(在巨大的压力之下)。这意味着它们将会对经过的任何东西产生相当大的引力,使在宇宙弦上的东西能以超速行进。因此,有人提出,将两根宇宙弦拉近到一起或将一根宇宙弦靠近黑洞,就可能将空间和时间压缩到足够的极限,从而产生封闭类时曲线,实现时间旅行。

 

     弦论不仅吸引了大量的物理学家,还使很多数学家也痴迷不已。它开拓了数学研究的新领域,使科学家们百思不得其解的关口豁然开朗。但是,宇宙弦的理论还远远只是冰山一角,一种理论必须通过实验才能得到最后的论证,要证实它,人们还有一段相当漫长的路要走。

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