為什麼10維度的弦理論有5個？為什麼有兩個11維度的理論

除了有5個超弦理論之外，還有另外一個令人頭痛的問題，它在一窩蜂解決 弦理論的時候被遺忘了。早在1976年，有三位物理學家，彼得?范?尼烏文惠 仁（Peter Van Nieuwenhuizen)、謝爾基奧?費拉拉（Sergio Ferrara)和丹尼爾.弗 里德曼（Daniel Freedman)，當時在斯多尼布魯克的紐約州立大學發現愛因 斯坦原來的引力理論，只需在原來的引力場中再加上一個新的場，

一個超對稱伙 伴(superpartner)(稱做「引力微子〔gravitino〕」，意思是「小引力子」，自旋為3/2) 就可以變為超對稱的了。這項新理論被稱為「超引力（supergravity)理論，它的 基礎是點狀粒子，而不是弦。與具有無窮序列的音符和共鳴的超弦不同，超引力 只有兩個粒子。

1978年，歐仁?克萊默（Eugene Cremmer)、喬埃爾?謝爾克 (Joel Scherk)以及巴黎高等師範學校的伯納德?裘利亞（Bernard Julia)證明，最通用的超引力可以用11個維度來描述。

（如果我們試圖用12個或13個維度來 描述超引力的話，就會出現數學矛盾。）20世紀70年代末和80年代初，人們認 為超引力可能就是傳說中的統一場理論。這項理論甚至啟發了斯蒂芬?霍金， 他在接受劍橋大學盧卡斯數學教授這一當年牛頓也擁有過的頭銜的就職演說中 提到「理論物理的尾聲」在望。但是超引力不久也遇到了扼殺以前各種理論的 那些難題。雖然它的超位數比普通的場理論少，但歸根結底超引力不是個有限 度的理論，它最後可能會被例外條件糾纏住。就像所有其他的場論一樣（弦理 論除外），該項理論在科學家的眼皮底下破產了。

另一種可以在11個維度存在的超對稱理論是超膜理論。雖然弦只有一個 維度，用來定義它的長度，但超膜可以有兩個以上的維度，因為它代表的是一個 平面。特別引人注目的是，已經證實有兩種類型的膜（二位膜〔two-brane〕和五 位膜〔five-brane ])在11個維度中也可以自成一體。

然而，超膜也有其問題，想要運用它們的話會出奇地困難，而且它們的量子 理論實際上是奇異的（actually diverge) 小提琴的琴弦是那麼簡單，希臘的畢達 哥拉斯派在2 000年前就得出了它們的和聲定律，而膜的難度則是如此之大，即 使在今天也沒有人能拿得出?項建立在它們基礎之上的令人滿意的音樂理論。 此外，已經證實這些膜是不穩定的，最終會衰變為點狀粒子。

於是，到了 20世紀90年代中期，物理學家們就面臨著幾個謎。為什麼10 維度的弦理論有5個？為什麼有兩個11維度的理論，也就是超引力和超膜理論？再者，所有這些都具備超對稱性。

?

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！