弦論做股指期貨

Ⅰ 弦論是什麼

弦論
論的發現不同於過去任何物理理論的發現。 一個物理理

論形成的經典過程是從實驗到理論，在愛因斯坦廣義相對論之前

的所有理論無不如此。一個系統的理論的形成通常需要幾十年甚

至更長的時間，牛頓的萬有引力理論起源於伽利略的力學及第谷，

開普勒的天文觀測和經驗公式。一個更為現代的例子是量子場論

的建立。在量子力學建立(1925/26)之後僅僅兩年就有人試圖研

究量子場論，量子場論的研究以狄拉克將輻射量子化及寫下電子

的相對論方程為開端，到費曼 (Feynman)，薛溫格(Schwinger)

和朝永振一郎 (Tomonaga) 的量子電動力學為高潮，而以威爾遜

(K. Wilson)的量子場論重正化群及有效量子場論為終結， 其間

經過了四十餘年，數十甚至數百人的努力。 廣義相對論的建立

似乎是個例外，盡管愛因斯坦一開始已經知道水星近日點進動，

他卻以慣性質量等於引力質量這個等效原理為基礎，逐步以相當

邏輯的方式建立了廣義相對論。如果愛因斯坦一開始對水星近日

點進動反常一無所知，他對牛頓萬有引力與狹義相對論不相容的

深刻洞察也會促使他走向廣義相對論。盡管同時有其他人如阿伯

拉汗(Max Abraham)，米(Gustav Mie)試圖改正牛頓萬有引力，

愛因斯坦的從原理出發的原則使得他得到正確的理論。

弦論發現的過程又不同於廣義相對論。弦論起源 於一九六

零年代的粒子物理，當時的強相互作用一連串實驗表明存在無窮

多個強子，質量與自旋越來越大越來越高。這 些粒子絕大多數

是不穩定粒子， 所以叫做共振態。當無窮多的粒子參與相互作

用時，粒子與粒子散射振幅滿足一種奇怪的性質，叫做對偶性。

1968年，一個在麻省理工學院工作的義大利物理學家威尼采亞諾

(Gabriele Veneziano) 翻了翻數學手冊， 發現一個簡單的函數

滿足對偶性，這就是著名的威尼采亞諾公式。 應當說當時還沒

有實驗完全滿足這個公式。很快人們發現這個簡單的公式可以自

然地解釋為弦與弦的散射振幅。 這樣，弦理論起源於一個公式，

而不是起源於一個或者一系列實驗。伯克利大學的鈴木 (H.

Suzuki) 據說也同時發現了這個公式，遺憾的是他請教了一位資

深教授並相信了他，所以從來沒有發表這個公式。所有弦論篤信

者都應為威尼亞采諾沒有做同樣的事感到慶幸，盡管他在當時同

樣年輕。

弦論又可以說是起源於一種不恰當的物理和實驗。後來的發

展表明，強相互作用不能用弦論，至少不能用已知的簡單的弦論

來描述和解釋。強相互作用的最好的理論還是場論，一種最完美

的場論：量子色動力學。在後來的某一章內我們會發現，其實弦

論與量子色動力學有一種非常微妙，甚至可以說是一種離奇的聯

系。作為一種強相互作用的理論，弦論的沒落可以認為是弦論有

可能後來被作為一種統一所有相互作用的理論運氣，更可以說是

加州理工學院史瓦茲 (John Schwarz) 的運氣。想想吧，如果弦

論順理成章地成為強相互作用的理論，我們可能還在孜孜不倦地

忙於將愛因斯坦的廣義相對論量子化。不是說這種工作不能做，

這種工作當然需要人做，正如現在還有相當多的人在做。如果弦

論已經成為現實世界理論的一個部份，史瓦茲和他的合作者法國

人舍爾克 (Joel Scherk)也不會靈機一動地將一種無質量，自旋

為2的弦解釋為引力子，將類似威尼采亞諾散射振幅中含引力子

的部份解釋為愛因斯坦理論中的相應部份，從而使得弦論一變而

為量子引力理論！正是因為弦論已失去作為強相互作用理論的可

能， 日本的米穀明民 (Tamiaki Yoneya) 的大腦同時做了同樣

的轉換， 建議將弦論作為量子引力理論來看待。他們同時還指

出，弦論也含有自旋為1的粒子，弦的相互作用包括現在成為經

典的規范相互作用， 從而弦論可能是統一所有相互作用的理論。

這種在技術上看似簡單的轉變，卻需要足夠的想像力和勇氣，一

個好的物理學家一輩子能做一件這樣的工作就足夠了。

我們說的史瓦茲的運氣同時又是弦論的運氣是因為史瓦茲本

人的歷史幾乎可以看成弦的小歷史。史瓦茲毫無疑問是現代弦論

的創始人之一。自從在1972年離開普林斯頓大學助理教授位置到

加州理工學院任資深博士後研究員，他「十年如一日」，將弦論

從只有幾個人知道的理論做成如今有數千人研究的學問。他也因

此得以擺脫三年延長一次的位置，終於成了加州理工學院的正教

授。因為他早期與格林 (Michael Green) 的工作，他與現在已

在劍橋大學的格林獲得美國物理學會數學物理最高獎，2002年度

的海因曼獎 (Heineman prize)。

按照流行的說法，弦本身經過兩次「革命」。經過第一次

「革命」，弦成為一種流行。一些弦論專家及一些親和派走的很

遠，遠在1985年即第一次「革命」後不久，他們認為終極理論就

在眼前。有人說這就是一切事物的理論 (TOE=Theory of

Everything)，歐州核子中心理論部主任愛利斯 (John Ellis)

是這一派的代表。顯然，這些人在那時是過於樂觀，或者是說對

弦的理解還較浮於表面。為什麼這么說呢？弦論在當時被理解成

純粹的弦的理論，即理論中基本對象是各種振動著的弦，又叫基

本自由度。現在看來這種理解的確很膚淺，因為弦論中不可避免

地含有其他自由度，如純粹的點狀粒子，兩維的膜等等。15年前

為數不多的人認識到弦論發展的過程是一個相當長的過程，著名

的威頓 (Edward Witten) 與他的老師格羅斯 (David Gross) 相

反，以他對弦的深刻理解，一直顯得比較「悲觀」。表明他的悲

觀是他的一句名言：「弦論是二十一世紀的物理偶然落在了二十

世紀」。(這使我們想到 一些十九世紀的物理遺留到二十一世紀

來完成，如湍流問題。) 第一次「革命」後一些人的盲目樂觀給

反對弦論的人留下口實，遺患至今猶在。現在回過頭來看，第一

次「革命」解決的主要問題是如何將粒子物理的標准理論在弦論

中實現。這個問題並不象表面上看起來那麼簡單，我們在後面會

回到這個問題上來。當然，另外一個基本問題至今還沒有解決，

這就是所謂宇宙學常數問題。15年前只有少數幾個人包括威頓意

識到這是阻礙弦論進一步發展的主要問題。

第二次「革命」遠較第一次「革命」延伸得長 (1994-1998)，

影響也更大更廣。有意思的是，主導第二次「革命」主要思想，

不同理論之間的對偶性 (請注意這不是我們已提到的散射振幅的

對偶性) 已出現於第一次「革命」之前。英國人奧立弗 (Olive)

和芬蘭人曼通寧 (Montonen) 已在1977年就猜測在一種特別的場

論中存在電和磁的對稱性。熟悉麥克斯維電磁理論的人知道，電

和磁是互為因果的。如果世界上只存在電磁波，沒有人能將電和

磁區別開來，所以此時電和磁完全對稱。一旦有了電荷，電場由

電荷產生，而磁場則由電流產生，因為不存在磁荷。而在奧立弗

及曼通寧所考慮的場論中，存在多種電荷和多種磁荷。奧立弗-

曼通寧猜想是，這個理論對於電和磁完全是對稱的。這個猜想很

難被直接證明，原因是雖然磁荷存在，它們卻以一種極其隱蔽的

方式存在：它們是場論中的所謂孤子解。在經典場論中證明這個

猜想已經很難，要在量子理論中證明這個猜想是難上加難。盡管

如此，人們在1994年前後已收集到很多這個猜想成立的證據。狄

拉克早在1940年代就已證明，量子力學要求，電荷和磁荷的乘積

是一個常數。如果電荷很小，則磁荷很大，反之亦然。在場論中，

電荷決定了相互作用的強弱。如果電荷很小，那麼場論是弱耦合

的，這種理論通常容易研究。此時磁荷很大，也就是說從磁理論

的角度來看，場論是強偶合的。奧立弗-曼通寧猜想蘊涵著一個

不可思議的結果，一個弱耦合的理論完全等價於一個強耦合的理

論。這種對偶性通常叫做強弱對偶。

有許多人對發展強弱對偶作出了貢獻。值得特別提出的是印

度人森(Ashoke Sen)。 1994年之前，當大多數人還忙於研究弦

論的一種玩具模型，一種生活在兩維時空中的弦，他已經在嚴肅

地檢驗15年前奧立弗和曼通寧提出的猜測，並將其大膽地推廣到

弦論中來。這種嘗試在當時無疑是太大膽了，只有很少的幾個人

覺得有點希望，史瓦茲是這幾個人之一。要了解這種想法是如何

地大膽，看看威頓的反應。一個在芝加哥大學做博士後研究員的

人在一個會議上遇到威頓。威頓在作了自我介紹後問他-這是威

頓通常作法-你在做什麼研究，此人告訴他在做強弱對偶的研究，

威頓思考一下之後說：「你在浪費時間」。

另外一個對對偶性做出很大貢獻的人是洛特格斯大學(Rutgers

University) 新高能物理理論組的塞伯格 （Nathan Seiberg）。他也

是1989～1992之間研究兩維弦論又叫老的矩陣模型非常活躍的人

物之一。然而他見機較早，回到矩陣模型發現以前第一次超弦革

命後的遺留問題之一，超對稱及超對稱如何破壞的問題。這里每

一個專業名詞都需要整整一章來解釋，我們暫時存疑留下每一個

重要詞彙在將來適當的時候再略加解釋。弦論中超對稱無處不在，

如何有效地破壞超對稱是將弦論與粒子物理銜接起來的最為重要

的問題。塞伯格在1993～1994之間的突破是，他非常有效地利用

超對稱來限制場論中的量子行為，在許多情形下獲得了嚴格結果。

這些結果從量子場論的角度來看幾乎是不可能的。

科學史上最不可思議的事情之一是起先對某種想法反對最烈

或懷疑最深的人後來反而成為對此想法的發展推動最大的人。威

頓此時成為這樣的人，這在他來說不是第一次也不是最後一次。

所謂塞伯格-威頓理論將超對稱和對偶性結合起來，一下子得到

自有四維量子場論以來最為動人的結果。這件事發生在1994年夏

天。塞伯格飛到當時正在亞斯本（Aspen）物理中心進行的超對

稱講習班傳播這些結果，而他本來並沒有計劃參加這個講習班。

紐約時報也不失時機地以幾乎一個版面報導了這個消息。這是一

個自第一次弦論革命以來近十年中的重大突破。這個突破的感染

力慢慢擴散開來，大多數人的反應是從不相信到半信半疑，直至

身不由己地捲入隨之而來的量子場論和弦論長達4年的革命。很

多人記得從94年夏到95年春，洛斯阿拉莫斯 hep-th 專門張貼高

能物理理論文的電子「檔案館」多了很多推廣和應用塞伯格-威

頓理論的文章，平淡冷落的理論界開始復甦。塞伯格和威頓後來

以此項工作獲得1998年度美國物理學會的海因曼獎。

真正富於戲劇性的場面發生在次年的三月份。從八十年代末

開始，弦的國際研究界每年召開為期一個星期的會議。會議地點

每年不盡相同，第一次會議在德克薩斯A&M大學召開。九三年的

會議轉到了南加州大學。威頓出人意料地報告了他的關於弦論對

偶性的工作。在這個工作中他系統地研究了弦論中的各種對偶性，

澄清過去的一些錯誤的猜測，也提出一些新的猜測。他的報告震

動了參加會議的大多數人，在接著的塞伯格的報告中，塞伯格在

一開始是這樣評價威頓的工作的：「與威頓剛才報告的工作相比，

我只配做一個卡車司機」。然而他報告的工作是關於不同超對稱

規范理論之間的對偶性，後來被稱為塞伯格對偶，也是相當重要

的工作。史瓦茲在接著的報告中說：「如果塞伯格只配做卡車司

機，我應當去搞一輛三輪車來」。他則報告了與森的工作有關的

新工作。

95年是令弦論界異常興奮的一年。一個接一個令人大開眼界

的發現接踵而來。施特勞明格 (Andrew Strominger) 在上半年發現

塞伯格－威頓94年的結果可以用來解釋超弦中具有不同拓撲的空

間之間的相變，從而把看起來完全不同的「真空」態連結起來。

他用到一種特別的孤子，這種孤子不是完全的點狀粒子，而是三

維的膜。威頓95年三月份的工作中，以及兩個英國人胡耳 (Chris

Hull)和湯生 (Paul Townsend) 在94年夏的工作中，就已用到各種不

同維數的膜來研究對偶性。這樣，弦論中所包含的自由度遠遠不

止弦本身。

在眾多結果中，威頓最大膽的一個結果是10 維的一種超弦

在強耦合極限下成為一種11維的理論。湯生在95年一月份的一篇

文章中做了類似的猜測，但他沒有明確指出弦的耦合常數和第11

維的關系。威頓和湯生同時指出，10 維中的弦無非是其中1維繞

在第11維上的膜。湯生甚至猜想最基本的理論應是膜論，當然這

極有可能是錯誤的猜想。史瓦茲在隨後的一篇文章中根據威頓的

建議將這個11 維理論叫成M-理論，M 這個字母對史瓦茲來說代

表母親(Mother)，後來證實所有的弦理論都能從這個母親理論導

出。這個字母對不同的人來說有不同的含義，對一些人來說它代

表神秘 (Mystery)，對於另外一些人來說代表膜論(Membrane) ，

對於相當多的人來說又代表矩陣 (Matrix)。不同的選擇表明了不

同愛好和趣味，仁者樂山智者樂水，蘿卜青菜各有所愛。總的

說來，M-理論沿用至今而且還要用下去的主要原因是，我們只

知道它是弦論的強耦合極限， 而對它的動力學知之甚少，更不

知道它的基本原理是什麼。理論所的弦論專家朱傳界說對於M-

理論我們象瞎子摸象，每一次只摸到大象的一部份，所以M-理

論應當叫做摸論。當然摸沒有一個對應的以字母M 打頭的英文

單詞，如果我們想開M-理論的玩笑，我們不妨把它叫作按摩理

論，因為按摩的英文是massage。我們研究M-理論的辦法很像做

按摩，這里按一下，那裡按一下。更有人不懷好意地說，M 是

威頓第一個字母的倒寫。

1995年的所有的興奮到10月份達到高潮。加州大學聖巴巴拉

分校理論物理所的泡耳欽斯基 (Joseph Polchinski) 發現弦論中很多

膜狀的孤子實際上就是他在6年前與他的兩個學生發現的所謂D-

膜。字母D 的含義是Dirichlet，表示D-膜可以用一種滿足狄雷克利

邊界條件的開弦來描述。施特勞明格用到的三維膜就是一種D-膜。

這個發現使得過去難以計算的東西可以用傳統的弦論工具來做嚴

格的計算。它的作用在其後的幾年中發揮得淋漓盡致。又是威頓

第一個系統地研究了D-膜理論，他的這篇重要文章的出現僅比泡

耳欽斯基的文章遲了一個禮拜。威頓非常欣賞泡耳欽斯基的貢獻，

他在於哈佛大學所作的勞布 (Loeb) 演講中建議將D-膜稱為泡耳欽

斯基子，很可惜這個浪漫的名稱沒有流傳下來。

講到這里，我們已給讀者一個關於M-理論的模糊印象。下面

我們將從引力理論和弦論的基本東西談起，這將是一個非常困難

的工作。我們不得不假定讀者已有了大學物理的基礎，即便如此，

一些概念也很難用大學已學到的東西來解釋。我希望讀者給我時

間，也希望讀者直接在每個貼子後面提問題，如果一些東西我沒

有講清楚。弦論或M-理論還在它發展的「初級階段」，如果追根

究底，有些問題還沒有很好的回答。例如這么一個簡單的問題：
到底什麼是弦論，什麼是M-理論？如果能吸引那怕是一兩個讀者
自己繼續追問這個問題從而最終成為一個弦論專家，我已達到目
的。

Ⅱ 為什麼說超弦理論是萬能理論

建議你看一下曹天元的《量子物理學史話》，以下是節選的一段，希望對你有益！
在統一廣義相對論和量子論的漫漫征途中，物理學家一開始採用的是較為溫和的辦法。他們試圖採用老的戰術，也就是在征討強、弱作用力和電磁力時用過的那些行之有效的手段，把它同樣用在引力的身上。在相對論里，引力被描述為由於時空彎曲而造成的幾何效應，而正如我們所看到的，量子場論把基本的力看成是交換粒子的作用，比如電磁力是交換光子，強相互作用力是交換膠子……等等。那麼，引力莫非也是交換某種粒子的結果？在還沒見到這個粒子之前，人們已經為它取好了名字，就叫"引力子"(graviton)。根據預測，它應該是一種自旋為2，沒有質量的玻色子。
可是，要是把所謂引力子和光子等一視同仁地處理，人們馬上就發現他們註定要遭到失敗。在量子場論內部，無論我們如何耍弄小聰明，也沒法叫引力子乖乖地聽話：計算結果必定導致無窮的發散項，無窮大！我們還記得，在量子場論創建的早期，物理學家是怎樣地被這個無窮大的幽靈所折磨的，而現在情況甚至更糟：就算運用重正化方法，我們也沒法把它從理論中趕跑。在這場戰爭中我們初戰告負，現在一切溫和的統一之路都被切斷，量子論和廣義相對論互相怒目而視，作了最後的割席決裂，我們終於認識到，它們是互不相容的，沒法叫它們正常地結合在一起！物理學的前途頓時又籠罩在一片陰影之中，相對論的支持者固然不忿氣，擁護量子論的人們也有些躊躇不前：要是橫下心強攻的話，結局說不定比當年的愛因斯坦更慘，但要是戰略退卻，物理學豈不是從此陷入分裂而不可自拔？
新希望出現在1968年，但卻是由一個極為偶然的線索開始的：它本來根本和引力毫無關系。那一年，CERN的義大利物理學家維尼基亞諾(Gabriel Veneziano)隨手翻閱一本數學書，在上面找到了一個叫做"歐拉β函數"的東西。維尼基亞諾順手把它運用到所謂"雷吉軌跡"(Regge trajectory)的問題上面，作了一些計算，結果驚訝地發現，這個歐拉早於1771年就出於純數學原因而研究過的函數，它竟然能夠很好地描述核子中許多強相對作用力的效應！
維尼基亞諾沒有預見到後來發生的變故，他也並不知道他打開的是怎樣一扇大門，事實上，他很有可能無意中做了一件使我們超越了時代的事情。威頓(Edward Witten)後來常常說，超弦本來是屬於21世紀的科學，我們得以在20世紀就發明並研究它，其實是歷史上非常幸運的偶然。
維尼基亞諾模型不久後被3個人幾乎同時注意到，他們是芝加哥大學的南部陽一郎，耶希華大學(Yeshiva Univ)的薩斯金(Leonard Susskind)和玻爾研究所的尼爾森(Holger Nielsen)。三人分別證明了，這個模型在描述粒子的時候，它等效於描述一根一維的"弦"！這可是非常稀奇的結果，在量子場論中，任何基本粒子向來被看成一個沒有長度也沒有寬度的小點，怎麼會變成了一根弦呢？
雖然這個結果出人意料，但加州理工的施瓦茨(John Schwarz)仍然與當時正在那裡訪問的法國物理學家謝爾克(Joel Scherk)合作，研究了這個理論的一些性質。他們把這種弦當作束縛誇克的紐帶，也就是說，誇克是綁在弦的兩端的，這使得它們永遠也不能單獨從核中被分割出來。這聽上去不錯，但是他們計算到最後發現了一些古怪的東西。比如說，理論要求一個自旋為2的零質量粒子，但這個粒子卻在核子家譜中找不到位置(你可以想像一下，如果某位化學家找到了一種無法安插進周期表裡的元素，他將會如何抓狂？)。還有，理論還預言了一種比光速還要快的粒子，也即所謂的"快子"(tachyon)。大家可能會首先想到這違反相對論，但嚴格地說，在相對論中快子可以存在，只要它的速度永遠不降到光速以下！真正的麻煩在於，如果這種快子被引入量子場論，那麼真空就不再是場的最低能量態了，也就是說，連真空也會變得不穩定，它必將衰變成別的東西！這顯然是胡說八道。
更令人無法理解的是，如果弦論想要自圓其說，它就必須要求我們的時空是26維的！平常的時空我們都容易理解：它有3維空間，外加1維時間，那多出來的22維又是干什麼的？這種引入多維空間的理論以前也曾經出現過，如果大家還記得在我們的史話中曾經小小地出過一次場的，玻爾在哥本哈根的助手克萊恩(Oskar Klein)，也許會想起他曾經把"第五維"的思想引入薛定諤方程。克萊恩從量子的角度出發，而在他之前，愛因斯坦的忠實追隨者，德國數學家卡魯扎(Theodor Kaluza)從相對論的角度也作出了同樣的嘗試。後來人們把這種理論統稱為卡魯扎-克萊恩理論(Kaluza-Klein Theory，或KK理論)。但這些理論最終都胎死腹中。的確很難想像，如何才能讓大眾相信，我們其實生活在一個超過4維的空間中呢？
最後，量子色動力學(QCD)的興起使得弦論失去了最後一點吸引力。正如我們在前面所述，QCD成功地攻佔了強相互作用力，並佔山為王，得到了大多數物理學家的認同。在這樣的內外交困中，最初的弦論很快就眾叛親離，被冷落到了角落中去。
在弦論最慘淡的日子裡，只有施瓦茨和謝爾克兩個人堅持不懈地沿著這條道路前進。1971年，施瓦茨和雷蒙(Pierre Ramond)等人合作，把原來需要26維的弦論簡化為只需要10維。這裡面初步引入了所謂"超對稱"的思想，每個玻色子都對應於一個相應的費米子(玻色子是自旋為整數的粒子，如光子。而費米子的自旋則為半整數，如電子。粗略地說，費米子是構成"物質"的粒子，而玻色子則是承載"作用力"的粒子)。與超對稱的聯盟使得弦論獲得了前所未有的力量，使它可以同時處理費米子，更重要的是，這使得理論中的一些難題(如快子)消失了，它在引力方面的光明前景也逐漸顯現出來。可惜的是，在弦論剛看到一線曙光的時候，謝爾克出師未捷身先死，他患有嚴重的糖尿病，於1980年不幸去世。施瓦茨不得不轉向倫敦瑪麗皇後學院的邁克爾·格林(Michael Green)，兩人最終完成了超對稱和弦論的結合。他們驚訝地發現，這個理論一下子猶如脫胎換骨，完成了一次強大的升級。現在，老的"弦論"已經死去了，新生的是威力無比的"超弦"理論，這個"超"的新頭銜，是"超對稱"冊封給它的無上榮耀。
當把他們的模型用於引力的時候，施瓦茨和格林狂喜得能聽見自己的心跳聲。老的弦論所預言的那個自旋2質量0的粒子雖然在強子中找不到位置，但它卻符合相對論！事實上，它就是傳說中的"引力子"！在與超對稱同盟後，新生的超弦活生生地吞並了另一支很有前途的軍隊，即所謂的"超引力理論"。現在，謝天謝地，在計算引力的時候，無窮大不再出現了！計算結果有限而且有意義！引力的國防軍整天警惕地防衛粒子的進攻，但當我們不再把粒子當作一個點，而是看成一條弦的時候，我們就得以瞞天過海，暗渡陳倉，繞過那條苦心布置的無窮大防線，從而第一次深入到引力王國的縱深地帶。超弦的本意是處理強作用力，但現在它的注意力完全轉向了引力：天哪，要是能征服引力，別的還在話下嗎？
關於引力的計算完成於1982年前後，到了1984年，施瓦茨和格林打了一場關鍵的勝仗，使得超弦驚動整個物理界：他們解決了所謂的"反常"問題。本來在超弦中有無窮多種的對稱性可供選擇，但施瓦茨和格林經過仔細檢查後發現，只有在極其有限的對稱形態中，理論才得以消除這些反常而得以自洽。這樣就使得我們能夠認真地考察那幾種特定的超弦理論，而不必同時對付無窮多的可能性。更妙的是，篩選下來的那些群正好可以包容現有的規范場理論，還有粒子的標准模型！偉大的勝利！
"第一次超弦革命"由此爆發了，前不久還對超弦不屑一顧，極其冷落的物理界忽然像著了魔似的，傾注出罕見的熱情和關注。成百上千的人們爭先恐後，前仆後繼地投身於這一領域，以致於後來格勞斯(David Gross)說："在我的經歷中，還從未見過對一個理論有過如此的狂熱。"短短3年內，超弦完成了一次極為漂亮的帝國反擊戰，將當年遭受的壓抑之憤一吐為快。在這期間，像愛德華·威頓，還有以格勞斯為首的"普林斯頓超弦四重奏"小組都作出了極其重要的貢獻，不過我們沒法詳細描述了。網上關於超弦的資料繁多，如果有興趣的讀者可以參考這個詳細的資料索引：
http://arxiv.org/abs/hep-th/0311044
第一次革命過後，我們得到了這樣一個圖像：任何粒子其實都不是傳統意義上的點，而是開放或者閉合(頭尾相接而成環)的弦。當它們以不同的方式振動時，就分別對應於自然界中的不同粒子(電子、光子……包括引力子！)。我們仍然生活在一個10維的空間里，但是有6個維度是緊緊蜷縮起來的，所以我們平時覺察不到它。想像一根水管，如果你從很遠的地方看它，它細得就像一條線，只有1維的結構。但當真把它放大來看，你會發現它是有橫截面的！這第2個維度被捲曲了起來，以致於粗看之下分辨不出。在超弦的圖像里，我們的世界也是如此，有6個維度出於某種原因收縮得非常緊，以致粗看上去宇宙僅僅是4維的(3維空間加1維時間)。但如果把時空放大到所謂"普朗克空間"的尺度上(大約10^-33厘米)，這時候我們會發現，原本當作是時空中一個"點"的東西，其實竟然是一個6維的"小球"！這6個捲曲的維度不停地擾動，從而造成了全部的量子不確定性！
這次革命使得超弦聲名大振，隱然成為眾望所歸的萬能理論候選人。當然，也有少數物理學家仍然對此抱有懷疑態度，比如格拉肖，費因曼。霍金對此也不怎麼熱情。大家或許還記得我們在前面描述過，在阿斯派克特實驗後，BBC的布朗和紐卡斯爾大學的戴維斯對幾位量子論的專家做了專門訪談。現在，當超弦熱在物理界方興未艾之際，這兩位仁兄也沒有閑著，他們再次出馬，邀請了9位在弦論和量子場論方面最傑出的專家到BBC做了訪談節目。這些記錄後來同樣被集合在一起，於1988年以《超弦：萬能理論？》為名，由劍橋出版社出版。閱讀這些記錄可以發現，專家們雖然吵得不像量子論那樣厲害，但其中的分歧仍是明顯的。費因曼甚至以一種飽經滄桑的態度說，他年輕時注意到許多老人迂腐地抵制新思想(比如愛因斯坦抵制量子論)，但當他自己也成為一個老人時，他竟然也身不由己地做起同樣的事情，因為一些新思想確實古怪--比如弦論就是！
人們自然而然地問，為什麼有6個維度是蜷縮起來的？這6個維度有何不同之處？為什麼不是5個或者8個維度蜷縮？這種蜷縮的拓撲性質是怎樣的？有沒有辦法證明它？因為弦的尺度是如此之小(普朗克空間)，所以人們缺乏必要的技術手段用實驗去直接認識它，而且弦論的計算是如此繁難，不用說解方程，就連方程本身我們都無法確定，而只有採用近似法！更糟糕的是，當第一次革命過去後，人們雖然大浪淘沙，篩除掉了大量的可能的對稱，卻仍有5種超弦理論被保留了下來，每一種理論都採用10維時空，也都能自圓其說。這5種理論究竟哪一種才是正確的？人們一鼓作氣沖到這里，卻發現自己被困住了。弦論的熱潮很快消退，許多人又回到自己的本職領域中去，第一次革命塵埃落定。
一直要到90年代中期，超弦才再次從沉睡中蘇醒過來，完成一次絕地反攻。這次喚醒它的是愛德華·威頓。在1995年南加州大學召開的超弦年會上，威頓讓所有的人都吃驚不小，他證明了，不同耦合常數的弦論在本質上其實是相同的！我們只能用微擾法處理弱耦合的理論，也就是說，耦合常數很小，在這樣的情況下5種弦論看起來相當不同。但是，假如我們逐漸放大耦合常數，它們應當是一個大理論的5個不同的變種！特別是，當耦合常數被放大時，出現了一個新的維度--第11維！這就像一張紙只有2維，但你把許多紙疊在一起，就出現了一個新的維度--高度！
換句話說，存在著一個更為基本的理論，現有的5種超弦理論都是它在不同情況的極限，它們是互相包容的！這就像那個著名的寓言--盲人摸象。有人摸到鼻子，有人摸到耳朵，有人摸到尾巴，雖然這些人的感覺非常不同，但他們摸到的卻是同一頭象--只不過每個人都摸到了一部分而已！格林(Brian Greene)在1999年的《優雅的宇宙》中舉了一個相當搞笑的例子，我們把它發揮一下：想像一個熱帶雨林中的土著喜歡水，卻從未見過冰，與此相反，一個愛斯基摩人喜歡冰，但因為他生活的地方太寒冷，從未見過液態的水的樣子(無疑現實中的愛斯基摩人見過水，但我們可以進一步想像他生活在土星的光環上，那就不錯了)，兩人某天在沙漠中見面，為各自的愛好吵得不可開交。但奇妙的事情發生了：在沙漠炎熱的白天，愛斯基摩人的冰融化成了水！而在寒冷的夜晚，水又重新凍結成了冰！兩人終於意識到，原來他們喜歡的其實是同一樣東西，只不過在不同的條件下形態不同罷了。
這樣一來，5種超弦就都被包容在一個統一的圖像中，物理學家們終於可以松一口氣。這個統一的理論被稱為"M理論"。就像沒人知道為啥007電影中的那個博士發明家叫做"Q"(扮演他的老演員於1999年車禍去世了，在此紀念一下)，也沒人知道這個"M"確切代表什麼意思，或許發明者的本意是指"母親"(Mother)，說明它是5種超弦的母理論，但也有人認為是"神秘"(Mystery)，或者"矩陣"(Matrix)，或者"膜"(Membrane)。有些中國人喜歡稱其為"摸論"，意指"盲人摸象"！
在M理論中，時空變成了11維，由此可以衍生出所有5種10維的超弦論來。事實上，由於多了一維，我們另有一個超引力的變種，因此一共是6個衍生品！這時候我們再考察時空的基本結構，會發現它並非只能是1維的弦，而同樣可能是0維的點，2維的膜，或者3維的泡泡，或者4維的……我想不出4維的名頭。實際上，這個基本結構可能是任意維數的--從0維一直到9維都有可能！M理論的古怪，比起超弦還要有過之而無不及。
不管超弦還是M理論，它們都剛剛起步，還有更長的路要走。雖然異常復雜，但是超弦/M理論仍然取得了一定的成功，甚至它得以解釋黑洞熵的問題--1996年，施特羅明格(Strominger)和瓦法(Vafa)的論文為此開辟了道路。在那之前不久的一次講演中，霍金還挖苦說："弦理論迄今為止的表現相當悲慘：它甚至不能描述太陽結構，更不用說黑洞了。"不過他最終還是改變了看法而加入弦論的潮流中來。M理論是"第二次超弦革命"的一部分，如今這次革命的硝煙也已經散盡，超弦又進入一個蟄伏期。PBS後來在格林的書的基礎上做了有關超弦的電視節目，在公眾中引起了相當的熱潮。或許不久就會有第三次第四次超弦革命，從而最終完成物理學的統一，我們誰也無法預見。
值得注意的是，自弦論以來，我們開始注意到，似乎量子論的結構才是更為基本的。以往人們喜歡先用經典手段確定理論的大框架，然後在細節上做量子論的修正，這可以稱為"自大而小"的方法。但在弦論里，必須首先引進量子論，然後才導出大尺度上的時空結構！人們開始認識到，也許"自小而大"才是根本的解釋宇宙的方法。如今大多數弦論家都認為，量子論在其中扮演了關鍵的角色，量子結構不用被改正。而廣義相對論的路子卻很可能是錯誤的，雖然它的幾何結構極為美妙，但只能委屈它退到推論的地位--而不是基本的基礎假設！許多人相信，只有更進一步地依賴量子的力量，超弦才會有一個比較光明的未來。我們的量子雖然是那樣的古怪，但神賦予它無與倫比的力量，將整個宇宙都控制在它的光輝之下。

Ⅲ 弦子理論

復制粘貼的事我就不幹了
簡單的說下
「弦理論」是認為物質的基礎是某種振動的弦 而世間一切事物的運動 四種基本力（強力，弱力 電磁力 引力）的形成與傳遞其根源都是出自無數「弦」的不同形式振動， 最新的弦理論（或者叫M理論）推出宇宙是11維的 同時還有平行宇宙 等重要概念的引入
弦理論的出眾之處在於成功解決了相對論與量子物理之間的矛盾 把四種基本力統一在一起 成為現在物理學界最有希望一統天下的理論
但現在任沒有任何實驗證明弦論的正確性 它純由數學計算和理論猜想得出 所以現在處於一種架空學說的狀態
有興趣的話可以看下PBS紀錄片《優雅的宇宙》迅雷資源上有 這是我看過最好的弦論科普片 片中從相對論 量子物理 弦論的發展都有介紹

Ⅳ 是誰提出弦理論的

弦論又可以說是起源於一種不恰當的物理和實驗。後來的發展表明，強相互作用不能用弦論，至少不能用已知的簡單的弦論來描述和解釋。強相互作用的最好的理論還是場論，一種最完美的場論：量子色動力學。在後來的某一章內我們會發現，其實弦論與量子色動力學有一種非常微妙，甚至可以說是一種離奇的聯系。作為一種強相互作用的理論，弦論的沒落可以認為是弦論有可能後來被作為一種統一所有相互作用的理論運氣，更可以說是加州理工學院史瓦茲 (John Schwarz) 的運氣。想想吧，如果弦論順理成章地成為強相互作用的理論，我們可能還在孜孜不倦地忙於將愛因斯坦的廣義相對論量子化。不是說這種工作不能做，這種工作當然需要人做，正如現在還有相當多的人在做。如果弦論已經成為現實世界理論的一個部份，史瓦茲和他的合作者法國人舍爾克 (Joel Scherk)也不會靈機一動地將一種無質量，自旋為2的弦解釋為引力子，將類似威尼采亞諾散射振幅中含引力子的部份解釋為愛因斯坦理論中的相應部份，從而使得弦論一變而為量子引力理論！正是因為弦論已失去作為強相互作用理論的可能， 日本的米穀明民 (Tamiaki Yoneya) 的大腦同時做了同樣的轉換， 建議將弦論作為量子引力理論來看待。他們同時還指出，弦論也含有自旋為1的粒子，弦的相互作用包括現在成為經典的規范相互作用， 從而弦論可能是統一所有相互作用的理論。
這種在技術上看似簡單的轉變，卻需要足夠的想像力和勇氣，一個好的物理學家一輩子能做一件這樣的工作就足夠了。我們說的史瓦茲的運氣同時又是弦論的運氣是因為史瓦茲本人的歷史幾乎可以看成弦的小歷史。史瓦茲毫無疑問是現代弦論的創始人之一。自從在1972年離開普林斯頓大學助理教授位置到加州理工學院任資深博士後研究員，他「十年如一日」，將弦論從只有幾個人知道的理論做成如今有數千人研究的學問。他也因此得以擺脫三年延長一次的位置，終於成了加州理工學院的正教授。因為他早期與格林 (Michael Green) 的工作，他與現在已在劍橋大學的格林獲得美國物理學會數學物理最高獎，2002年度的海因曼獎 (Heineman prize)。

是一群人一起慢慢猜出來的。。。

Ⅳ 弦理論如何解釋單離子干涉

我才反應過來你說的是什麼意思。你指的是就算用單個光子做雙縫干涉實驗也會出現條紋吧。這個量子力學怎麼解釋，弦理論就怎麼解釋……這就好像有人叫你用伽羅瓦理論解釋二次方程一樣，沒什麼卵用。

Ⅵ 開設弦論專業的大學

弦論弦論，即弦理論（string theory）是理論物理學上的一門學說。弦論的一個基本觀點就是，自然界的基本單元不是電子、光子、中微子和誇克之類的粒子。這些看起來像粒子的東西實際上都是很小很小的弦的閉合圈（稱為閉合弦或閉弦），閉弦的不同振動和運動就產生出各種不同的基本粒子。弦論是現在最有希望將自然界的基本粒子和四種相互作用力統一起來的理論。（引自《環球科學》2007年第三期《宇宙是堆三角形？》）

較早時期所建立的粒子學說則是認為所有物質是由零維的「點」狀粒子所組成，也是目前廣為接受的物理模型，也很成功的解釋和預測相當多的物理現象和問題，但是此理論所根據的「粒子模型」卻遇到一些無法解釋的問題。比較起來，「弦理論」的基礎是「波動模型」，因此能夠避開前一種理論所遇到的問題。更深的弦理論學說不只是描述「弦」狀物體，還包含了點狀、薄膜狀物體，更高維度的空間，甚至平行宇宙。值得注意的是，弦理論目前尚未能做出可以實驗驗證的准確預測。

發現

弦論的發現不同於過去任何物理理論的發現。 一個物理理論形成的經典過程是從實驗到理論，在愛因斯坦廣義相對論之前的所有理論無不如此。一個系統的理論的形成通常需要幾十年甚至更長的時間，牛頓的萬有引力理論起源於伽利略的力學及第谷，開普勒的天文觀測和經驗公式。一個更為現代的例子是量子場論的建立。在量子力學建立(1925/26)之後僅僅兩年就有人試圖研究量子場論，量子場論的研究以狄拉克將輻射量子化及寫下電子的相對論方程為開端，到費曼 (Feynman)，薛溫格(Schwinger) 和朝永振一郎 (Tomonaga) 的量子電動力學為高潮，而以威爾遜(K. Wilson)的量子場論重正化群及有效量子場論為終結， 其間經過了四十餘年，數十甚至數百人的努力。 廣義相對論的建立似乎是個例外，盡管愛因斯坦一開始已經知道水星近日點進動，他卻以慣性質量等於引力質量這個等效原理為基礎，逐步以相當邏輯的方式建立了廣義相對論。如果愛因斯坦一開始對水星近日點進動反常一無所知，他對牛頓萬有引力與狹義相對論不相容的深刻洞察也會促使他走向廣義相對論。盡管同時有其他人如阿伯拉汗(Max Abraham)，米(Gustav Mie)試圖改正牛頓萬有引力，愛因斯坦的從原理出發的原則使得他得到正確的理論。

弦論發現的過程又不同於廣義相對論。弦論起源於一九六零年代的粒子物理，當時的強相互作用一連串實驗表明存在無窮多個強子，質量與自旋越來越大越來越高。這 些粒子絕大多數是不穩定粒子， 所以叫做共振態。當無窮多的粒子參與相互作用時，粒子與粒子散射振幅滿足一種奇怪的性質，叫做對偶性。 1968年，一個在麻省理工學院工作的義大利物理學家威尼采亞諾 (Gabriele Veneziano) 翻了翻數學手冊， 發現一個簡單的函數滿足對偶性，這就是著名的威尼采亞諾公式。 應當說當時還沒有實驗完全滿足這個公式。很快人們發現這個簡單的公式可以自然地解釋為弦與弦的散射振幅。 這樣，弦理論起源於一個公式，而不是起源於一個或者一系列實驗。伯克利大學的鈴木 (H. Suzuki) 據說也同時發現了這個公式，遺憾的是他請教了一位資深教授並相信了他，所以從來沒有發表這個公式。所有弦論篤信者都應為威尼亞采諾沒有做同樣的事感到慶幸，盡管他在當時同樣年輕。

起源

弦論又可以說是起源於一種不恰當的物理和實驗。後來的發展表明，強相互作用不能用弦論，至少不能用已知的簡單的弦論來描述和解釋。強相互作用的最好的理論還是場論，一種最完美的場論：量子色動力學。在後來的某一章內我們會發現，其實弦論與量子色動力學有一種非常微妙，甚至可以說是一種離奇的聯系。作為一種強相互作用的理論，弦論的沒落可以認為是弦論有可能後來被作為一種統一所有相互作用的理論運氣，更可以說是加州理工學院史瓦茲 (John Schwarz) 的運氣。想想吧，如果弦論順理成章地成為強相互作用的理論，我們可能還在孜孜不倦地忙於將愛因斯坦的廣義相對論量子化。不是說這種工作不能做，這種工作當然需要人做，正如現在還有相當多的人在做。如果弦論已經成為現實世界理論的一個部份，史瓦茲和他的合作者法國人舍爾克 (Joel Scherk)也不會靈機一動地將一種無質量，自旋為2的弦解釋為引力子，將類似威尼采亞諾散射振幅中含引力子的部份解釋為愛因斯坦理論中的相應部份，從而使得弦論一變而為量子引力理論！正是因為弦論已失去作為強相互作用理論的可能， 日本的米穀明民 (Tamiaki Yoneya) 的大腦同時做了同樣的轉換， 建議將弦論作為量子引力理論來看待。他們同時還指出，弦論也含有自旋為1的粒子，弦的相互作用包括現在成為經典的規范相互作用， 從而弦論可能是統一所有相互作用的理論。

這種在技術上看似簡單的轉變，卻需要足夠的想像力和勇氣，一個好的物理學家一輩子能做一件這樣的工作就足夠了。我們說的史瓦茲的運氣同時又是弦論的運氣是因為史瓦茲本人的歷史幾乎可以看成弦的小歷史。史瓦茲毫無疑問是現代弦論的創始人之一。自從在1972年離開普林斯頓大學助理教授位置到加州理工學院任資深博士後研究員，他「十年如一日」，將弦論從只有幾個人知道的理論做成如今有數千人研究的學問。他也因此得以擺脫三年延長一次的位置，終於成了加州理工學院的正教授。因為他早期與格林 (Michael Green) 的工作，他與現在已在劍橋大學的格林獲得美國物理學會數學物理最高獎，2002年度的海因曼獎 (Heineman prize)。

過程

按照流行的說法，弦本身經過兩次「革命」。經過第一次「革命」，弦成為一種流行。一些弦論專家及一些親和派走的很遠，遠在1985年即第一次「革命」後不久，他們認為終極理論就在眼前。有人說這就是一切事物的理論 (TOE=Theory of Everything)，歐洲核子中心理論部主任愛利斯 (John Ellis) 是這一派的代表。顯然，這些人在那時是過於樂觀，或者是說對弦的理解還較浮於表面。為什麼這么說呢？弦論在當時被理解成純粹的弦的理論，即理論中基本對象是各種振動著的弦，又叫基本自由度。現在看來這種理解的確很膚淺，因為弦論中不可避免地含有其他自由度，如純粹的點狀粒子，兩維的膜等等。15年前為數不多的人認識到弦論發展的過程是一個相當長的過程，著名的威頓 (Edward Witten) 與他的老師格羅斯 (David Gross) 相反，以他對弦的深刻理解，一直顯得比較「悲觀」。表明他的悲觀是他的一句名言：「弦論是二十一世紀的物理偶然落在了二十世紀」。(這使我們想到 一些十九世紀的物理遺留到二十一世紀來完成，如湍流問題。) 第一次「革命」後一些人的盲目樂觀給反對弦論的人留下口實，遺患至今猶在。現在回過頭來看，第一次「革命」解決的主要問題是如何將粒子物理的標准理論在弦論中實現。這個問題並不象表面上看起來那麼簡單，我們在後面會回到這個問題上來。當然，另外一個基本問題至今還沒有解決，這就是所謂宇宙學常數問題。15年前只有少數幾個人包括威頓意識到這是阻礙弦論進一步發展的主要問題。

第二次「革命」遠較第一次「革命」延伸得長 (1994-1998)， 影響也更大更廣。有意思的是，主導第二次「革命」主要思想，不同理論之間的對偶性 (請注意這不是我們已提到的散射振幅的對偶性) 已出現於第一次「革命」之前。英國人奧立弗 (Olive) 和芬蘭人曼通寧 (Montonen) 已在1977年就猜測在一種特別的場論中存在電和磁的對稱性。熟悉麥克斯維電磁理論的人知道，電和磁是互為因果的。如果世界上只存在電磁波，沒有人能將電和磁區別開來，所以此時電和磁完全對稱。一旦有了電荷，電場由電荷產生，而磁場則由電流產生，因為不存在磁荷。而在奧立弗及曼通寧所考慮的場論中，存在多種電荷和多種磁荷。奧立弗-曼通寧猜想是，這個理論對於電和磁完全是對稱的。這個猜想很難被直接證明，原因是雖然磁荷存在，它們卻以一種極其隱蔽的方式存在：它們是場論中的所謂孤子解。在經典場論中證明這個猜想已經很難，要在量子理論中證明這個猜想是難上加難。盡管如此，人們在1994年前後已收集到很多這個猜想成立的證據。狄拉克早在1940年代就已證明，量子力學要求，電荷和磁荷的乘積是一個常數。如果電荷很小，則磁荷很大，反之亦然。在場論中，電荷決定了相互作用的強弱。如果電荷很小，那麼場論是弱耦合的，這種理論通常容易研究。此時磁荷很大，也就是說從磁理論的角度來看，場論是強偶合的。奧立弗-曼通寧猜想蘊涵著一個不可思議的結果，一個弱耦合的理論完全等價於一個強耦合的理論。這種對偶性通常叫做強弱對偶。

有許多人對發展強弱對偶作出了貢獻。值得特別提出的是印度人森(Ashoke Sen)。 1994年之前，當大多數人還忙於研究弦論的一種玩具模型，一種生活在兩維時空中的弦，他已經在嚴肅地檢驗15年前奧立弗和曼通寧提出的猜測，並將其大膽地推廣到弦論中來。這種嘗試在當時無疑是太大膽了，只有很少的幾個人覺得有點希望，史瓦茲是這幾個人之一。要了解這種想法是如何地大膽，看看威頓的反應。一個在芝加哥大學做博士後研究員的人在一個會議上遇到威頓。威頓在作了自我介紹後問他-這是威頓通常作法-你在做什麼研究，此人告訴他在做強弱對偶的研究，威頓思考一下之後說：「你在浪費時間」。

另外一個對對偶性做出很大貢獻的人是洛特格斯大學(RutgersUniversity) 新高能物理理論組的塞伯格 （Nathan Seiberg）。他也是1989～1992之間研究兩維弦論又叫老的矩陣模型非常活躍的人物之一。然而他見機較早，回到矩陣模型發現以前第一次超弦革命後的遺留問題之一，超對稱及超對稱如何破壞的問題。這里每一個專業名詞都需要整整一章來解釋，我們暫時存疑留下每一個重要詞彙在將來適當的時候再略加解釋。弦論中超對稱無處不在，如何有效地破壞超對稱是將弦論與粒子物理銜接起來的最為重要的問題。塞伯格在1993～1994之間的突破是，他非常有效地利用超對稱來限制場論中的量子行為，在許多情形下獲得了嚴格結果。

這些結果從量子場論的角度來看幾乎是不可能的。

科學史上最不可思議的事情之一是起先對某種想法反對最烈或懷疑最深的人後來反而成為對此想法的發展推動最大的人。威頓此時成為這樣的人，這在他來說不是第一次也不是最後一次。所謂塞伯格-威頓理論將超對稱和對偶性結合起來，一下子得到自有四維量子場論以來最為動人的結果。這件事發生在1994年夏天。塞伯格飛到當時正在亞斯本（Aspen）物理中心進行的超對稱講習班傳播這些結果，而他本來並沒有計劃參加這個講習班。
紐約時報也不失時機地以幾乎一個版面報導了這個消息。這是一個自第一次弦論革命以來近十年中的重大突破。這個突破的感染力慢慢擴散開來，大多數人的反應是從不相信到半信半疑，直至身不由己地捲入隨之而來的量子場論和弦論長達4年的革命。很多人記得從94年夏到95年春，洛斯阿拉莫斯 hep-th 專門張貼高能物理理論文的電子「檔案館」多了很多推廣和應用塞伯格-威頓理論的文章，平淡冷落的理論界開始復甦。塞伯格和威頓後來以此項工作獲得1998年度美國物理學會的海因曼獎。

真正富於戲劇性的場面發生在次年的三月份。從八十年代末開始，弦的國際研究界每年召開為期一個星期的會議。會議地點每年不盡相同，第一次會議在德克薩斯A&M大學召開。九三年的會議轉到了南加州大學。威頓出人意料地報告了他的關於弦論對偶性的工作。在這個工作中他系統地研究了弦論中的各種對偶性，澄清過去的一些錯誤的猜測，也提出一些新的猜測。他的報告震動了參加會議的大多數人，在接著的塞伯格的報告中，塞伯格在一開始是這樣評價威頓的工作的：「與威頓剛才報告的工作相比，我只配做一個卡車司機」。然而他報告的工作是關於不同超對稱規范理論之間的對偶性，後來被稱為塞伯格對偶，也是相當重要的工作。史瓦茲在接著的報告中說：「如果塞伯格只配做卡車司機，我應當去搞一輛三輪車來」。他則報告了與森的工作有關的新工作。

95年是令弦論界異常興奮的一年。一個接一個令人大開眼界的發現接踵而來。施特勞明格 (Andrew Strominger) 在上半年發現塞伯格－威頓94年的結果可以用來解釋超弦中具有不同拓撲的空間之間的相變，從而把看起來完全不同的「真空」態連結起來。他用到一種特別的孤子，這種孤子不是完全的點狀粒子，而是三維的膜。威頓95年三月份的工作中，以及兩個英國人胡耳 (Chris Hull)和湯生 (Paul Townsend) 在94年夏的工作中，就已用到各種不同維數的膜來研究對偶性。這樣，弦論中所包含的自由度遠遠不止弦本身。

結果

在眾多結果中，威頓最大膽的一個結果是10 維的一種超弦在強耦合極限下成為一種11維的理論。湯生在95年一月份的一篇文章中做了類似的猜測，但他沒有明確指出弦的耦合常數和第11維的關系。威頓和湯生同時指出，10 維中的弦無非是其中1維繞在第11維上的膜。湯生甚至猜想最基本的理論應是膜論，當然這極有可能是錯誤的猜想。史瓦茲在隨後的一篇文章中根據威頓的建議將這個11 維理論叫成M-理論，M 這個字母對史瓦茲來說代表母親(Mother)，後來證實所有的弦理論都能從這個母親理論導出。這個字母對不同的人來說有不同的含義，對一些人來說它代表神秘 (Mystery)，對於另外一些人來說代表膜論 (Membrane) ， 對於相當多的人來說又代表矩陣 (Matrix)。不同的選擇表明了不同愛好和趣味，仁者樂山智者樂水，蘿卜青菜各有所愛。總的說來，M-理論沿用至今而且還要用下去的主要原因是，我們只知道它是弦論的強耦合極限， 而對它的動力學知之甚少，更不知道它的基本原理是什麼。理論所的弦論專家朱傳界說對於M-理論我們象瞎子摸象，每一次只摸到大象的一部份，所以M-理論應當叫做摸論。當然摸沒有一個對應的以字母M 打頭的英文單詞，如果我們想開M-理論的玩笑，我們不妨把它叫作按摩理論，因為按摩的英文是massage。我們研究M-理論的辦法很像做按摩，這里按一下，那裡按一下。更有人不懷好意地說，M 是威頓第一個字母的倒寫。

1995年的所有的興奮到10月份達到高潮。加州大學聖巴巴拉分校理論物理所的泡耳欽斯基 (Joseph Polchinski) 發現弦論中很多膜狀的孤子實際上就是他在6年前與他的兩個學生發現的所謂D-膜。字母D 的含義是Dirichlet，表示D-膜可以用一種滿足狄雷克利邊界條件的開弦來描述。施特勞明格用到的三維膜就是一種D-膜。

這個發現使得過去難以計算的東西可以用傳統的弦論工具來做嚴格的計算。它的作用在其後的幾年中發揮得淋漓盡致。又是威頓第一個系統地研究了D-膜理論，他的這篇重要文章的出現僅比泡耳欽斯基的文章遲了一個禮拜。威頓非常欣賞泡耳欽斯基的貢獻，他在於哈佛大學所作的勞布 (Loeb) 演講中建議將D-膜稱為泡耳欽斯基子，很可惜這個浪漫的名稱沒有流傳下來。

Ⅶ 學術界中，對弦論的看法是怎樣的

去年的慕尼黑會議對類似弦論和多重宇宙有過專門的討論，結論是……偽科學！

Ⅷ 如何理解弦理論

視象限界關於通俗讀者來講有些僵硬，但也沒法抹消大年夜大年夜劉對宇宙定義的邃密設定。

Ⅸ 弦理論的問題

雖然歷史上，弦理論是物理學的分支之一，但仍有一些人主張，弦理論目前不可實驗的情況，意味著它應該（嚴格地說）被更多地歸為一個數學框架而非科學。一個有效的理論，必須通過實驗與觀察，並被經驗地證明。不少物理學家們主張要通過一些實驗途徑去證實弦理論。一些科學家希望藉助歐洲核子研究組織（CERN，Conseil European Pour Recherches Nucleaires）的大型強子對撞機，以獲得相應的實驗數據——盡管許多人相信，任何關於量子引力的理論都需要更高數量級的能量來直接探查。此外，弦理論雖然被普遍認同，但它擁有非常多的等可能性的解決方案。因此，一些科學家主張弦理論或許不是可證偽的，並且沒有預言的力量。
由於任何弦理論所作出的那些與其他理論都不同的預測都未經實驗證實的，該理論的正確與否尚待驗證。為了看清微粒中弦的本性所需要的能量級，要比目前實驗可達到的高出許多。弦理論具有很多數學興趣的特性（features of mathematical interest）並自然地包含了標准模型的大多數特性，比如非阿貝爾群與手性費米子（chiral fermions）。因為弦理論在可預知的未來可能難以被實驗證明，一些科學家問，弦理論甚至是否應該被叫做一個科學理論。它現在還不能在波普爾的意識（the sense of Karl Popper）中被證偽。但這也暗示了弦理論更多地被看做建設模型的框架。在同樣的形式中，量子場論是一個框架。
弦理論的思想為物理學帶來了一個建議上超越標准模型的巨大影響。例如，雖然超對稱性是組成弦理論的重要一部分，但是那些與弦理論沒有明顯聯系的超對稱模型，科學家們也有研究。因此，如果超對稱性在大型強子對撞機中被偵測到，它不會被看做弦理論的一個直接證明。然而，如果超對稱性未被偵測出，由於弦理論中存在只有以更加更加高的能量才能看出超對稱性的真空，所以它的缺乏不會證明弦理論是錯誤的。相反，如果日食期間觀測到太陽的引力未使光按預測的角度偏轉，那麼愛因斯坦的廣義相對論將被證明是錯誤的（廣義相對論當然已被證明是正確的）。
在更數學的層次上，另一個問題是,如同很多量子場論,弦理論的很大一部分仍然是微擾地（perturbatively）用公式表達的（即為對連續的逼近，而非一個精確的解）。雖然非微擾技術有相當大的進步——包括猜測時空中滿足某些漸進性的完整定義——一個非微擾的、充分的理論定義仍然是缺乏的。
物理學中，弦理論有關應用的一個中心問題是，弦理論最好的理解背景保存著大部分從時不變的時空得出的的超對稱性潛在理論。目前，弦理論無法處理好時間依賴與宇宙論背景的問題。
前面提到的兩點涉及一個更深奧的問題：在弦理論目前的構想中，由於弦理論對背景的依賴——它描述的是關於固定時空背景的微擾膨脹，它可能不是真正基礎的。一些人把獨立背景（background independence）看做對於一個量子引力理論的基礎要求。自從廣義相對論已經是背景獨立的以來，尤其如此。

Ⅹ 請具體解釋一下五種弦理論的區別

雖然歷史上，弦理論是物理學的分支之一，但仍有一些人主張，弦理論目前不可實驗的情況，意味著它應該（嚴格地說）被更多地歸為一個數學框架而非科學。一個有效的理論，必須通過實驗與觀察，並被經驗地證明。不少物理學家們主張要通過一些實驗途徑去證實弦理論。一些科學家希望藉助歐洲核子研究組織（CERN，Conseil European Pour Recherches Nucleaires）的大型強子對撞機，以獲得相應的實驗數據——盡管許多人相信，任何關於量子引力的理論都需要更高數量級的能量來直接探查。此外，弦理論雖然被普遍認同，但它擁有非常多的等可能性的解決方案。因此，一些科學家主張弦理論或許不是可證偽的，並且沒有預言的力量。由於任何弦理論所作出的那些與其他理論都不同的預測都未經實驗證實的，該理論的正確與否尚待驗證。為了看清微粒中弦的本性所需要的能量級，要比目前實驗可達到的高出許多。弦理論具有很多數學興趣的特性（features of mathematical interest）並自然地包含了標准模型的大多數特性，比如非阿貝爾群與手性費米子（chiral fermions）。因為弦理論在可預知的未來可能難以被實驗證明，一些科學家問，弦理論甚至是否應該被叫做一個科學理論。它現在還不能在波普爾的意識（the sense of Karl Popper）中被證偽。但這也暗示了弦理論更多地被看做建設模型的框架。在同樣的形式中，量子場論是一個框架。弦理論的思想為物理學帶來了一個建議上超越標准模型的巨大影響。例如，雖然超對稱性是組成弦理論的重要一部分，但是那些與弦理論沒有明顯聯系的超對稱模型，科學家們也有研究。因此，如果超對稱性在大型強子對撞機中被偵測到，它不會被看做弦理論的一個直接證明。然而，如果超對稱性未被偵測出，由於弦理論中存在只有以更加更加高的能量才能看出超對稱性的真空，所以它的缺乏不會證明弦理論是錯誤的。相反，如果日食期間觀測到太陽的引力未使光按預測的角度偏轉，那麼愛因斯坦的廣義相對論將被證明是錯誤的（廣義相對論當然已被證明是正確的）。在更數學的層次上，另一個問題是,如同很多量子場論,弦理論的很大一部分仍然是微擾地（perturbatively）用公式表達的（即為對連續的逼近，而非一個精確的解）。雖然非微擾技術有相當大的進步——包括猜測時空中滿足某些漸進性的完整定義——一個非微擾的、充分的理論定義仍然是缺乏的。物理學中，弦理論有關應用的一個中心問題是，弦理論最好的理解背景保存著大部分從時不變的時空得出的的超對稱性潛在理論。目前，弦理論無法處理好時間依賴與宇宙論背景的問題。前面提到的兩點涉及一個更深奧的問題：在弦理論目前的構想中，由於弦理論對背景的依賴——它描述的是關於固定時空背景的微擾膨脹，它可能不是真正基礎的。一些人把獨立背景（background independence）看做對於一個量子引力理論的基礎要求。自從廣義相對論已經是背景獨立的以來，尤其如此。