弦理论为什么证明不了 这些弦通常非常小

admin1个月前未分类11

  弦理论真的存在吗?为什么没有被证明?

  今天,我们来面对一个统一的宇宙理论,叫做“弦理论”。在这个所谓的“万能”理论中,一切都可以得到合理的解释,那么它真的存在吗?我们来探讨一下如何检验这种可能的“万有理论”。

  我们知道在弦理论中,微小的弦取代了传统的亚原子粒子。弦理论希望成为万物的统一理论,成为解释一切物质现象的多样性和丰富性的统一框架,从我们看到的宇宙到微小的粒子,从宏观到微观。这是一个强有力的理论,如果解开它,将彻底改变我们对物理世界的认识,但从未被人们验证过。

  然而,也有一些探索弦理论基础和潜在结果的方法。虽然这些测试不会以这样或那样的方式直接证明弦理论,但它们将有助于支持它的论点。我们来探索一下。

  验证弦理论的挑战

  但是,首先要研究弦理论为什么这么难验证。其实有两个原因。

  另一个是探索弦理论所需的能量标度。我们知道,今天,我们有两种不同的方法来解释自然的四种力量。一方面我们有量子场论的技术,提供电磁学和微观描述两种核力。另一方面,我们有广义相对论,它让我们把引力理解为时间和空间的弯曲和扭曲。

  对于所有我们可以直接查的情况,就用其中一种。因为弦理论只有在我们试图将所有四种力结合成一个描述的时候才会起作用,而这只会在最高能量尺度下起作用。它所需要的能量尺度是如此之高,以至于我们永远不可能造出一台机器达到这样的高度。

  但即使我们能设计出如此强大的粒子对撞机直接探测量子引力的能量,我们也无法检验弦理论,因为弦理论还不完整。这只是我们的理论。我们只有一个近似值。我们希望接近实际的理论,但我们不知道自己有多对错。所以弦理论甚至无法预测,但是我们可以用假设的实验来比较。

  宇宙字符串

  所以弦论者提出的一个建议是另一种理论弦:宇宙弦。宇宙弦是跨越宇宙时空的缺陷。它们是大爆炸早期遗留下来的。在那些宇宙时代,它们是物理学的一个相当普遍的预测。

  但宇宙弦也可能是超弦理论延伸出来的弦。这些弦通常非常小,即使用“微观”这个词来形容也会显得太大,但它们已经被宇宙的不断膨胀拉长了。所以如果我们在宇宙中发现了一根宇宙弦,我们可以仔细研究一下,看看它是否真的是弦理论预言的。遗憾的是,到目前为止,我们的宇宙中还没有发现宇宙弦。

  线索:超对称性

  尽管如此,我们可能会发现一些有趣的线索,其中之一就是超对称性。超对称是一种假设的自然对称,它将所有的费米子(如电子和夸克)和玻色子(如胶子和光子)联系在一个框架中。

  超对称机制最早由弦理论学家提出,后来成为所有高能物理学家使用标准模型解决一些题和预言新物理的有趣方式。在弦理论中,超对称使得弦不仅描述自然力,