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请简单明了的介绍一下超弦理论?

 文明世界拼图 2018-04-09


首先说明:超弦理论并不是一种科学理论,而是一种基于数学推导的物理猜想,想要验证它必须制造一台直径超过350亿公里的环形粒子对撞机,这个直径已经比太阳系还要大了,所以目前人类无法验证超弦理论是否正确。

在超弦理论没有诞生前,科学界有两大重要的理论支柱出现“相对论”和“量子力学”。

尽管在当时这两大理论还没有被证实,但已说明了很多问题。例如,当时相对论中用提出用等效原理来说明了体积无限小的均匀引力场能够替代加速物体的参考系问题。还有当时的量子力学对波尔的互补原理和哥本哈根学派的“运气”的解释等等。

量子力学描述微观世界的规律,相对论是描述宏观世界的规律,两大理论看似非常成功,但在解释宇宙一些问题的时候出现了矛盾,宇宙大爆炸诞生于无限小的奇点,既是微观世界的现象也是宏观世界的现象,如果用相对论和量子力学来解释,物理定律就会被搞的乱七八糟。这个时候超弦理论(M理论)就诞生了,试图用一套万有的理论来解释宇宙的本质,这样就不存在任何矛盾了。

超弦理论有两大重点

1.组成宇宙万物的本质不是基本粒子,而是一种被称之为“弦”的物质,弦的振动才会有夸克,电子,中微子等粒子产生,并且不同的振动方式会产生不同的粒子,“弦”就是宇宙万物的基本单位,我们可以把它认为是一种能量,能量的振动才会产生基本粒子,基本粒子构成世界,所以我们的世界从最本质上看来,都是能量。

2.我们都知道构成真实世界需要的最低维度就是三维空间加一维时间,而超弦理论认为我们的宇宙是十一维时空的(十维空间加一维时间),多出来的7维度空间只有普朗克长度大小遍布宇宙,并且是为了说明“弦”是世界的本质才提高维度建立的高维度数学模型,因为只有在十一维时空条件下超弦理论才能够自洽不反常,才能够统一四种基本作用力,宇宙万物才能够统一。


弦理论本身是很高深的理论,简单的描述是很难描述好的。首先,我们要清楚一个事实,那就是弦理论是不是科学理论?答案是,弦理论并不是科学理论。尽管弦理论得到很多物理学家的支持,比如,温伯格,霍金,他们都是弦理论的坚定支持者,但是,弦理论依然不是科学理论。弦理论是什么呢?它是一种数学。在物理学上,弦理论是超验的,超验的意思就是,这种理论是超前的,或者是无法做实验的,也可能是不存在的,所以它是超出常理的,用科学手段是不可以验证其正确与否的。因为,在理论上,如果想要验证弦理论的正确性,需要建造一个直径比太阳系还大的加速器。这显然已经远远超出目前人类的能力。在德国慕尼黑大学召开的物理学术研讨会上,全世界的弦理论家齐聚一堂,还要很多诺贝尔物理学奖获得者参与,他们讨论的结果就是,弦理论不是科学理论,而是一种物理学上的“形而上学”。尽管如此,温伯格说过,我知道弦理论无法验证,但是它太美妙,我不知道还有什么其他的理论可以替代弦理论。康奈尔大学的研究员李祢也说过,弦理论的希望最大。那么,弦理论大概说的是什么内容呢?该理论认为,宇宙中最小的物质单元是由一根根振动的弦组成的,弦非常小,如果我们把一个原子放大到太阳系那么大,弦的大小就相当于地球上的一棵树。这样小的单位,人类的科技是无法探测到的。那么,弦又是什么组成的呢?由空间物质组成。你可以认为弦就是振动的空间物质。弦如果被分割,分割开来的部分还是弦,没有更深层次的物质组成。当弦发生不同的振动模式后,就会组成各种各样的基本粒子。比如,夸克就是一种弦的模式。很多科学家认为,弦理论是一种“万物理论”,可以揭开物质的秘密。弦理论分为几种主流模式,普通人知道就可以了,没有必要了解的太详细。

段话概括超弦理论:一切物质的基本组成单位叫做“超弦”,超弦非常小,当“超弦”以不同的方式振动,就得到不同的基本粒子,比如光子,电子,夸克等等。

超弦理论是目前最有潜力的理论,被期望为最有可能成为终极理论的理论,1969年物理学家Gabriele Veneziano在瑞士大数学家欧拉的一本著作中,注意到了一个函数(欧拉B函数),可以用来描述强作用力。

后来物理学家Leonard Susskind发现,这一函数延伸出来的物理图像,是"可扭曲有弹性的线段",并在后来发展成了"超弦理论"。

超弦理论描述:我们宇宙的最小基本单元是一维的且很小很小的"弦",尺度是普朗克距离约10^-35m,这些弦以不同的方式振动,可以得到不同的基本粒子,比如电子、夸克和中微子等等。

超弦理论最大的特点,就是对世界的维度做了限制,在超弦理论中,要求我们世界必须是11维的,十维的空间加上一维的时间。

之所以认为超弦理论最有可能成为终极理论,是因为超弦理论能够调和量子力学和相对论之间的冲突。

在之前,量子力学主宰着微观世界,相对论主宰者宏观世界,两者有着本质的矛盾,成为当代物理学中最大的难题,而超弦理论为解决这一矛盾,提供了一种思路。但是超弦理论涉及到的数学知识艰深,所以能够涉猎该领域的人屈指可数。

而且超弦理论的预言和研究,在目前实验水平上,还无法进行验证。比如超弦理论研究的尺度,要想验证,所需要建造的对撞机,可以绕银河系一周呢!


好啦!我的答案就到这里,喜欢我们答案的读者朋友,记得点击关注我们——艾伯史密斯!

注明:该回答的部分内容,取自本人在2018年1月15日发布的文章《终极理论候选者,哪个是爱因斯坦追求的梦?或许人类永远找不到!》



超弦理论认为,不存在粒子,只有弦在空间运动,各种不同的粒子只不过是弦的不同振动模式而已。自然界中所发生的一切相互作用,所有的物质和能量,都可以用弦的分裂和结合来解释。

最为奇特的是,弦并不是在平常的三维空间运动,而是在我们无法想象的高维空间运动。我们过去关于空间的观念都是错误的,空间正在以一种陌生得令人惊讶的方式活动着。

20世纪60年代以来,在科学家孜孜不倦地努力下,一个新的理论逐渐浮出水面,这就是超弦理论。超弦理论认为,在每一个基本粒子内部,都有一根细细的线在振动,就像小提琴琴弦的振动一样,因此这根细细的线就被科学家形象地称为“弦”。

拨动吉他一根弦,你会听到一个音。拨动另一根弦,你会听到另一个不同的音调,因为不同的弦振动的模式不同。一个音乐家通过一个吉他的六弦合奏,使这些弦在不同频率振动,便可创造出无数美妙的音乐。像琴弦的不同振动模式弹出不同的乐音那样,粒子内部的弦也有不同的振动模式,只不过这种弦的振动不是产生什么音乐,而是产生一个个粒子。不同粒子的性质由弦的不同振动行为来决定,电子是以某种方式振动的弦,上夸克又是以另一种方式振动的弦,如此等等。

弦与粒子质量的关联是很容易理解的。弦的振动越剧烈,粒子的能量就越大;振动越轻柔,粒子的能量就越小。这也是我们熟悉的现象:当我们用力拨动琴弦时,振动会很剧烈;轻轻拨动它时,振动会很轻柔。而依据爱因斯坦的质能原理,能量和质量像一枚硬币的两面,是同一事物的不同表现:大能量意味着大质量,小能量意味着小质量。因此,振动较剧烈的粒子质量较大,反之,振动较轻柔的粒子则质量较小。

依照弦理论,每种基本粒子所表现的性质都源自它内部弦的不同的振动模式。每个基本粒子都由一根弦组成,而所有的弦都是绝对相同的。不同的基本粒子实际上是在相同的弦上弹奏着不同的“音调”。由无数这样振动着的弦组成的宇宙,就像一支伟大的交响曲。

在量子理论中,每一个粒子还具有波的特性,这就是波粒二象性。现在我们明白了,粒子的波动性就是由弦的振动产生的。

以前,我们想象所有的物质粒子都是点状的东西,没有空间大小。但现在我们明白了,那一个个点粒子其实并不是一个个实体的点,而是包含有一片片更微小的空间结构,这样的空间结构的振动乍看起来像是一个个点,是因为我们目前还没有更精微的探测技术。

物理学家还发现,弦的振动模式与粒子的引力作用之间存在着直接的联系。同样的关联也存于弦振动模式与其它力的性质之间,一根弦所携带的电磁力、弱力和强力也完全由它的振动模式决定。

弦如何运动?

弦本身很简单,只是一根极微小的线,弦可以闭合成圈(闭弦),也可以打开像头发(开弦)。一根弦还能分解成更细小的弦,也能与别的弦碰撞构成更长的弦。例如,一根开弦可以分裂成两根小的开弦;也可以形成一根开弦和一根闭弦;一根闭弦可以分裂成两个小的闭弦;两根弦碰撞可以产生两个新的弦。

但是当一根弦在时空中移动时,它就没那么简单了。弦的运动是如此的复杂,以至于三维空间已经无法容纳它的运动轨迹,必须有高达十维的空间才能满足它的运动(十维空间是数学方程计算的结果)。就像人的运动复杂到无法在二维平面中完成,而必须在三维空间中完成一样。

点粒子内部的空间不是三维的,可能还有很多维,这似乎非常不可思议,不过,认真想起来,高维空间的存在完全是合理的。为了看清这一点,我们可以举一个水管的例子。我们知道,水管的表面是二维的,但是当我们从远处看它时,它却像是一维的直线。这是为什么呢?原来,水管的那两维很不一样,沿着管子伸展方向的一维很长,容易看到;而容易绕着管子的那一个圆圈维很短,“卷缩起来了”,不容易发现。你必须走近水管,才能看清绕着圆圈的那一维。

这个例子表明了空间维度的一个微妙而又重要的特征:空间维有两种。它可能很大延伸得很远,能直接显露出来;它也可能很小,卷缩了,很难看出来。水管比较粗大,绕着管子的那一维很容易就看到。假如管子很细——像一根头发丝或毛细管那样细,要看那卷缩的维可就不那么容易了。

在最微小的尺度上,科学家业已证明,我们宇宙的空间结构既有延展的维,也有卷缩的维。就是说,我们的宇宙有像水管在水平方向延伸的、大的、容易看到的维 ——我们寻常经历的三维,也有像水管在横向上的圆圈那样的卷缩的维——这些多余的维紧紧卷缩在一个微小的空间,即使用我们最精密的仪器也根本不能探测它们。

那些看不见的维可能会有多小呢?我们最先进的仪器能探测到百亿亿分之一米的结构,如果那些维度卷缩得比这个尺度还小,我们就看不见了。科学家的计算表明,卷缩的维可能小到普朗克长度(即10的负33次方厘米),是目前的实验远远不可能达到的。


请简单明了的介绍一下超弦理论?

杨春华先生用统一场论来回答这个问题。不存在的东西就是幻想甚至是瞎想。

弦理论把简单的问题复杂化了,比相对论还要垃圾的多。科学研究的方向,应该是把复杂的问题简单化。而弦理论正好相反,他把问题弄的更加的复杂了。

宇宙是物质的,弦理论是数学。弦理论的立论就存在错误。采用多大的弦合适呢,弦是不是物质,弦的直径是多少。这些都是弦理论绕不过去的哲学问题。

杨春华统一场论,宇宙的物质基础是以太,两种能量电磁能和引力能在以太中运动,形成了丰富多彩的宇宙。傅立叶分析只是宇宙的分析的初步,宇宙是智慧的宇宙,宇宙是N维的全息宇宙。宇宙是最高智慧的宇宙,宇宙是动中有静静中有运动,宇宙绝对不是大爆炸这么简单的糊弄,宇宙要复杂得多。任何人想要用数学计算宇宙,是天方夜谭。因为计算量是巨大的,你无法想象计算量是多少。

杨春华统一场论,宇宙不是弦理论的震动,而是物质能量的震动。光可以代表宇宙,光是宇宙能量的基本单位。杨春华能量方程表达了光子的秘密,表达了宇宙的秘密。光波是电磁波和引力波的谐振波,共振波。光子有一半的电磁能,和一半的引力能。光子表达的就是一个小宇宙。

弦理论太依靠数学了,物理学变味儿了。要知道数学并不总是有理的,就是最简单的数学也存在无理的地方。

牛顿杨春华理论体系,前无古人后无来者。

"弦"是内体的也是外在的,不同的物体存在的"弦"方式形状不同而已,看"弦"的方法是想像把物质(物体)从中间破成两半只看一半的边线,这条边线就是比物体(物质)的"弦"状结构。如某个葫芦形状"S""△٩(๑òωó๑)۶"等就是它们相对应的"弦"="S"或٩(๑òωó๑)۶或(๑·́ωก̀๑)……。

任何物体(物质)伴追着"弦"的存在而在存的,它就是"弦"。

这就是超弦理论😷😷😷😷


第一个回答此问题的文中有个宏观到微观的排序:宏观物体-分子-原子-电子-夸克-弦。仔细看看.:电子里沒有夸克,而原子核内才有夸克,而且夸克必须只有三个构成,每个夸克内部即由一根振动的弦维持该夸克的存在,三根不同方位振动的弦构成三个相互依赖的夸克体,简称质子或中子,由此可知:三维法性空间内才能产生三夸克构成的空间粒子,这才是三生万物的关键所在。所以,研究弦的振动与组合一定要结合一维,二维和三维不同维度来研究,根本不需要幻想什么十一维。


首先说,人的想象与感觉是有限的,但是知识是无限的!

所以,从历史的角度来说,只有数学,才是人类借以发现世界奥秘的强大工具,没有之一,它推动了人类进步与发展。

比如,爱因斯坦的理论,远远超出人类的想象与感觉,但是,就是数学,最终让人们认识到了这个世界原来是这样子的!

所以,超弦理论,同样超出现实与人们的想象,但是我们可以想象,将是又一个爱因斯坦式的理论……

那么,什么是超弦?超弦就是数学物理理论中,最新的一统自然界所有力,形成的大统一理论!这在数学上是合理的,自恰的,将量子理论和相对论完美结合在一起。仅仅从数学理论这一点,就足够了,足以让超弦一统天下,必将让人类从超弦进入一个新天地!



超弦理论是有可能统一四种相互作用的理论之一,基本实体单元是长度为10的负36次方的弦,不同频率的振动模式对应现在观测到的真实粒子,所用数学极其高深复杂,涉及能量极高,无法实验证伪。但是弦论的一些结果可以用于黑洞研究中,而且取得极好的成果。


一句话,超弦理论表示所有粒子都不存在,事物是由微小的弦构成,粒子的表象是由弦的振动反应出来的,它是为了解释量子力学不能解释的现象而被提出。

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