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請簡單明了的介紹一下超弦理論?

弦,即是線,一維的能量線。

弦是構成原子的粒子的超微觀組成元。弦存在於普朗克長度上,大約是米,比較一下,電子的半徑是米,差了20個數量級,什麼概念?若電子是太陽那麼大,弦只有氫原子的大小。

宏觀物體分子原子電子夸克弦

在弦的尺度上,也就是普朗克長度上,空間不再平坦,空間可能是這個樣子的。

弦理論認為,空間有三個展開維,即長、寬、高,以及六個捲縮維,蜷縮在普朗克長度的空間上。弦則纏繞或依附在這樣的空間維度上,在各個方向上振動,根據捲縮維的維度不同,弦的長度不同,形狀不同,產生各種各樣的纏繞能和振動能,從而形成各種性質的點狀粒子與力,粒子拼合成不同的物質,在力的作用下,最後構成恢弘的宇宙。

六個捲縮維的空間結構是什麼樣子的?

先想像一下,遠距離觀察一根細長的水管,你會覺得它只是一條一維的線,離近一點,你發現它是二維的,有寬度,再離近一點,喲,是三維的,中空的管。同理,六個捲縮維糾纏在一起,離遠了看,就像是一維的點,若放大了看,可能是這個樣子的。

弦在這上面振動,再放大了看,可能是這個樣子的。

弦有兩種運動方式,非纏繞式的(a)以及纏繞式的(b)。弦的能量有兩個來源,振動和纏繞。

弦運動產生粒子與力,而各種粒子與力彼此之間的差異只是這弦線的長度、振動參數和形狀的不同而已。

至於為什麼是六個捲縮維,是因為六個剛剛好與目前人類實驗觀察到量子上的各種參數相符。另在超弦理論中,捲縮維補充到七維。這意味著我們有十維空間,十一維時空。在宇宙從奇點大爆炸開始的那一刻,三個空間維展開,其餘的很不幸,被窩在普朗克長度的空間里,展開不了。至於為什麼,解釋不了。

我們用肉眼觀察物體,取決於光的反射,借用先進的設備,如電子顯微鏡,我們可以觀察到更小的物體,但當物體小到可見光的波長以下時,我們就無法直接觀察到了。此時我們觀察物體,取決於「探針」,如光子、電子,用探針去撞擊觀測物體,得到相應的實驗數據。但若物體小到普朗克長度上,我們已知的探針相對於這樣的尺度來說也是太大了,所以以目前人類的科技,「弦」是無法直接從實驗中觀測出來的。所以弦理論到目前為止還只是理論,還只是推測。 弦理論仍屬於哲學的範疇,不能完全算是物理學。

既然無法證實,弦理論為何還如此備受推崇?

那是因為弦理論提供了一個真正的統一理論,完美地融合了量子力學與廣義相對論,簡單來說,是因為所有物質和力都來自同一個基元:振動的弦。

以上。


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