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超弦理论的弦长,还是普朗克长度长?

 南风清雨 2017-10-11

物质的基本构成是弦,而弦的平均长度大约是普朗克尺度。(先声明超弦理论只是一种假说)

弦理论是理论物理的一个分支学科,其基本观点是,自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子,而是很小很小的线状的“弦”。

弦理论主要试图解决不兼容的两个主要物理学理论——广义相对论和量子力学,并欲创造的描述整个宇宙的万物理论。弦理论是目前最有希望将自然界的基本粒子和四种相互作用力统一起来的理论。

弦理论诞生于相对论和量子力学之间的冲突

广义相对论和量子力学是现代物理学的两大支柱理论,但在普朗克尺度以下,二者产生了不可避免的矛盾,弦理论在此背景下诞生了。

广义相对论认为宇宙就像一张巨大的膜,是平滑的。量子力学认为空间在微观层面的疯狂涨落的,宇宙在微观尺度上是一个混沌、疯狂的世界。

弦理论认为,每个粒子都像是一根无限细的、一维的橡皮筋,弦的不同震动方式产生了不同的粒子。我们可以把弦理论中的弦想象成乐器的弦:通过不同的弹奏力度,可以让同样的弦产生不同的振动,发出不同的声音。

由于物质的基本构成是弦,而弦的平均长度大约是普朗克尺度,因此在普朗克尺度以下的空间里所发生的事是无法影响到任何事物的,也就是说广义相对论和量子力学的冲突在弦理论中不存在。

比如你用手去摸一块精心雕琢过的花岗岩时,会感觉很光滑,但你拿着放大镜去观察时,就会发现花岗石表面会有很多颗粒,只是你感觉不到。

花岗石的小颗粒已经超出了手的感知范围,对于手没有意义,就如果一个东西比弦还小,对弦都产生不了影响,那对我们来说,也是没有意义的。


弦理论中宇宙是11维

科学家通过数学推导发现,弦理论中宇宙应该有10个空间维度和1个时间维度,一共11维。10个维度中有3个维度是展开的,也就是我们所感受到的三维世界,其余维度是蜷曲起来的,目前还观测不到。

比如我们离得远一点观察一根水管,会认为水管是一维的,如果我们凑近了看,就会发现水管还有粗细,我们的宇宙就像这根水管,有些维度是展开的,有些维度是蜷曲的。

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