第二次超弦革命

第二次超弦革命

1990年代初,許多不同種類的超弦理論由對偶性建立起關連性,同一個對偶性物態可以在其他的超弦理論當中被描述為另外一種物態,這些關連性暗示每一種超弦理論都是一個更深層次理論的子集理論,這個理論由愛德華·威滕提出,並稱之為“M理論”。

建基於數量眾多的弦理論學家的工作之上(包含了阿肖克·森、克里斯·赫爾、保羅·湯森、麥可·杜夫及約翰·席瓦茲),1995年普林斯頓高等研究院愛德華·威滕於在南加州大學所舉辦的研討會上提出了“M理論”,同時使用它解釋了一批先前觀察到的對偶性,啟動了一波弦理論的研究熱潮,在弦理論發展史當中被稱為第二次超弦革命

基本介紹

  • 中文名:第二次超弦革命
  • 外文名:the second superstring revolution
  • 屬性:理論
  • 提出:愛德華·威滕
  • 學科:物理學、宇宙學
弦論,M理論,

弦論

弦論的發現不同於過去任何物理理論的發現,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繫。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(JohnSchwarz)的運氣。
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(JoelScherk)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,日本的米谷明民(TamiakiYoneya)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範相互作用,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。

M理論

理論物理學中,M理論弦理論的一種延展理論。M理論當中指出,描述完整的物理世界一共需要十一個維度,其維度超過弦理論所需要的十維,被支持者相信該理論統合了所有五種弦理論,並成為終極的物理理論。原始M理論的“M”字是取自於膜 (membrane),膜理論是一個統一化弦理論當中的建設性設計方案。不過,由於威騰比他的同行們更加懷疑膜理論的真確性,他最後選擇了“M理論”而非“膜理論”作為理論名稱。愛德華自此宣稱M字的不同詮釋方式,對於使用“M理論”的人們來說,是個可以採用涵義大有變化適用於個人品味的字,例如,Magic(魔術理論)、Mystery(神秘理論)及Mother theory(源母理論)等等。 “M理論”的完整描述事實上並不存在,低熵動力學認為“M理論”當中的超引力是與二維膜及五維的相互作用的結果。這個構想是超對稱理論在十一維當中的獨特延伸,在設定的邊界條件成立下,包含了低熵含量物質及相互作用完全確定下,由於新維度的出現導得“耦合常數”的增加,可推演出強耦合極限的IIA型弦理論。

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