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讀懂「超弦理論」,探秘宇宙真相!

M理論被作為「物理的終極理論」,它是由單一個理論來解釋所有物質與能源的本質與交互關係。其結合了五種超弦理論和十一維空間的超引力理論。

超弦理論的誕生

19世紀末物理學界誕生了兩大重要理論,一是愛因斯坦提出的相對論,二是量子力學的建立。兩者在各自領域對解說很多物理問題方面取得了很好的成效。量子力學描述的是微觀世界的現象和規律,在量子力學中的萬有引力小到完全可以忽略。廣義相對論涉及到宏觀大尺度的物體運動包括了空間的扭曲產生了「引力」這種現象。

當科學家討論宇宙大爆炸的時候(宇宙大爆炸的奇點和爆炸的瞬間),這一現象既屬於微觀尺度又屬於宏觀尺度,量子力學和廣義相對論的矛盾就出現了,兩者開始自相矛盾。

超弦理論試圖統一量子力學和廣義相對論的矛盾,它將世間萬物的存在都統一到「弦」上。超弦理論認為組成我們世界的物質包括原子,電子,夸克等都不是由實體物質構成的,而是由萬物的基本單位「弦」的振動所構成,弦的不同振動方式會形成不同的粒子。

超弦理論的「弊端」及宇宙的真相

超弦理論雖然把相對論和量子理論完美的統一起來,但是它的描述始終無法在現實宇宙中被驗證。所以,超弦理論成了不折不扣的數學模型!

誤區一:「弦」的假設。

超弦理論假設萬物的基本單位是「弦」,弦的不同振動方式會形成不同的粒子。

假設弦以A方式振動那麼會出現頂夸克,以B方式振動會出現底夸克,以C方式振動會出現光子等。弦的振動產生了微觀粒子,微觀粒子又構成了世界,弦的振動是能量到實體物質的轉化。在超弦理論中,萬物的本質只是振動的能量而已。

辨析:「弦」的假設純粹為了解決引力無窮大問題。

物理學家在試圖將引力量子化時出現了無窮大問題,為了解決無窮大的困擾,物理學家提出「弦」的假設,由此建立了弦理論。

那麼,真實宇宙是否需要「弦」?

首先,經典理論對引力本質的描述並不準確也不徹底!所以,無窮大問題本質屬於基礎理論存在的缺陷而非相對論與量子理論的矛盾。

其次,能量是以「量子點」(量子圈點)或「場」(場能激發)的形式存在並不需要一維「弦」這種多餘的幾何結構(弦的幾何特徵與現實中能量的存在狀態具有很大差異,自然狀態下能量不可能以一維的幾何模式存在。即一維「弦」本質是什麼?它為何這樣存在?)。

宇宙真相:引力是時空彎曲現象,引力公式需要全新改進。

經典物理學對引力的描述並不準確,需要建立全新引力公式。新公式中引力僅通過能量(質量)和空間彎曲(曲率)的關係來表達,消除物體之間距離對引力大小的影響。所以,就不存在距離為零引力無窮大的問題。

比如,能量(質量)為X的物體對空間產生彎曲的曲率為A,它產生的引力大小為G。建立一個自變數是X和A的函數G。將物體的引力大小轉化為質量產生的曲率關係,將物體之間距離對引力大小的影響轉化為物體質量造成時空曲率的問題。物體之間的距離只在曲率公式中體現,在引力公式中不體現。所以,距離只是時空幾何造成的物體之間的現象,距離不是導致引力的大小變化的本質。

誤區二:「多維空間」假設。

超弦理論將人類認知的維度變成了十維空間加一維時間即十一維時空。超弦理論暗示的平行宇宙時空必須擁有十個維度,時空中存在超對稱現象。超弦理論的形成意味著平行宇宙並非由粒子和場構成的時空,宇宙不僅是四維時空,而是多維的。

辨析:「十維空間」的假設純粹為了力的大統一。

物理學家試圖在三維空間內解釋一切力的現象,但發現低維度根本無法詮釋,所以就開始提高維度,直到提高到了十一維空間才統一了四種基本的相互作用力(萬有引力、電磁力、強相互作用、弱相互作用),這才解決了量子力學和相對論之間的不恰,完成了大統一。

那麼,宇宙是否存在「多維空間」?

首先,現實宇宙中並不存在「維數」的劃分。宇宙只存在「體空間」(宇宙空間)和「面結構」(物體表面結構)。所以,「維數」屬於數學模型而非物理現實。

其次,力的統一併不需要「多維空間」和「超對稱結構」。無論「多維空間」還是「超對稱」都是從幾何形態上將力統一為相同的形式,讓它們在空間幾何上看起來是一樣的。然而,導致力產生差異的因素並非只有時空幾何,還與時空模式和時空特性有關。比如,時空距離對力產生的影響。強力的作用範圍在10-15m範圍內;弱力次之,電磁力相對較遠,引力最遠。強力、弱力、電磁力和引力的產生對應了不同的基本粒子,在量子理論中,基本粒子代表著不同形式的能量點(或能量場的激發形式)。這說明,時空模式或時空特性造成了力的差異。

宇宙真相:四種相互作用力(強力、弱力、電磁力和引力)代表了微觀宇宙時空的四種不同作用模式。

宇宙根本是由「能量場」構成,「能量場」的不同激發模式產生不同「基本粒子」,從而形成了不同的相互作用力。夸克、質子、中子的「量子態」和作用關係決定了強力的形式;衰變產生粒子的「量子態」和作用關係決定了弱力的形式;光子、電子的「量子態」和作用關係決定了電磁力的形式;「能量場」和由「粒子」構成的宏觀物質對時空的彎曲決定了引力的形式。然而,四種相互作用力在「能量場」的形式下是統一的!

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