弦子理论

来自:蜂蜜生活    更新日期:早些时候
如何看待道玄子的宇宙哲学~

我百度了一下,对你说的道玄子的所谓宇宙哲学简单了解了一下,下面谈点我自己的想法。
中国有许许多多象道玄子这样的所谓的“民间哲学家”----其实我本人从来不赞成这种称呼,因为哲学无所谓民间哲学和学院哲学,学问是人类的公器,无论你从事什么职业,都可以在某个学术领域有自己的研究。也许你是在大学从事专门的哲学研究,但这并不意味着你就真正是一个哲学家,也许你在一边种地,一边研究哲学,这也不意味着你一定就对哲学没有独到见解,总之,你的职业和学术水平没有必然的关系。所以学问也没有什么民间和学院之别。如果硬要这么说,最多也就是区别一下从事学问的人在从事什么职业而已。
但是,无论你是业余的还是专门从事某个领域研究的,都不能离开学术研究的基本规范。就是说大家都必须在统一的标准和规范下进行研究。不能说你搞一套属于你自己个人的理论就是一种理论了。学术规范的问题是一个专门的话题,这里就不多说了。就是说,任何学术研究都必须具有可扬弃性----必须在继承前人研究的基础上进行自己的研究并且有自己独特的贡献,而且他人在你的基础上还可以继续进行研究。
在中国类似于道玄子这种人非常多,对哲学本身没有系统的研究,甚至都不了解或者全面了解,自己就搞一套所谓的理论,以为自己掌握了宇宙的真理。这个在哲学家学术界只是一种笑谈而已。

一般平衡论的基本思想是“天道自衡”——宇宙万物之本质属性为自然而然之平衡。天道自衡及其物质观、时空观、质能观、宇宙观、平衡观、智慧观是一般平衡论的基础。一般平衡论认为,平衡是宇宙万物的本源和本质,也是宇宙万物运行的法则。宇宙是有序的宇宙,万物是平衡的万物。宇宙的秩序源自万物的平衡。万物的平衡源自于万物求存在的本能。 一般平衡论将宇宙万物分成宇宙、万物、奇点、玄子等四种物质存在形态,并定义如下:宇宙是一个外无环境——内有结构的特殊系统(至大无外);宇宙奇点是另一个外无环境——内无结构的特殊系统;玄子是外有环境——内无结构的特殊系统(至小无内);万物是外有环境——内有结构的一般系统。一般平衡论中的“物质”概念包含着宇宙、万物、奇点、玄子等四种存在形态。物质即系统,宇宙、奇点、玄子都属于特殊系统,惟万物属于一般系统。万物即一般系统的基本特征就是外有环境、内有结构。奇点是宇宙运化过程中的一个特殊时点——从原宇宙到新宇宙中整个宇宙全部质能和时空的汇集点,既是原宇宙的终点又是新宇宙的起点。宇宙是一个包含宇宙万物、奇点玄子、质量能量、时间空间不断运化的一个过程。这里的“玄子理论”是一般平衡论物质观的组成部分,是认识、解释宇宙万物运化过程及其规律的基石。一般平衡论认为,玄子是物质不可再分的最小粒子——物质层次有限。由于物质有“玄子”的至小无内,于是才有“宇宙”的至大无外。宇宙从奇点而来,又向着奇点而去(奇点→宇宙→奇点);万物由玄子而来,又朝着玄子而去(玄子→万物→玄子)。万物构成宇宙,玄子构成万物,当宇宙运化到奇点状态时万物都呈玄子。一般平衡论中所说的“万物”是指除宇宙本身、奇点和玄子以外的一切东西——包括宇宙自奇点大爆炸到新奇点之间的所有:从微观呈正反粒子…中子质子、原子分子等不同层次的物质结构;从宏观呈行星、恒星、黑洞、星系…不同层面的天体系统,从生命观呈由原子分子构成的各类生命系统。宇宙是万物构成的宇宙,万物是宇宙中的万物,所以称“宇宙万物”。玄子是构成宇宙万物的基本材料,只有在奇点时万物才呈玄子状态,所以称“奇点玄子”。物质在不同层面的天体系统下呈现不同的层次结构,而不同的层次的物质也构成不同的天体系统(物质结构与天体系统对称):物质在奇点状态成为玄子——玄子聚敛成奇点(玄子↔奇点);物质在黑洞状态成为正反粒子——正反粒子构成黑洞(正反粒子↔黑洞);在中子星状态成为中子——中子构成中子星(中子↔中子星);在恒星状态成为原子——原子构成恒星(原子↔恒星);在行星状态下多种原子构成为各种分子——各种分子构成行星(分子↔行星)。在地球生物圈的生命状态下,部分元素构成细胞——细胞构成生命(细胞↔生命)。一般平衡论认为,正反粒子生产于奇点大爆炸的顷刻之间,是物质结构最简单的系统,也是“万物”最基本、最初级的存在层次。宇宙中绝大多数的正反粒子在大爆炸之初就形成黑洞,并成为宇宙或星系的核心;只有绝小数的正反粒子成为中子质子,一部分中子质子聚合为原子核,并成为原子的核心,进而吸引电子后便膨胀为原子。同样的物质在不同的环境和条件下形成不同的物质结构,不同的物质在特殊环境和条件下可变成相同的物质。一般平衡论认为,正反粒子占宇宙总质量和总能量的绝大比重,且绝大多数的物质是以正反粒子形态存在于宇宙及星系的中心。这就是说,在“宇宙万物→奇点玄子→宇宙万物”过程中,宇宙中绝大多数的玄子仅到生成正反粒子为止,能进一步形成中子质子、原子分子(包括从正反粒子到中子质子之间还有多少个未知物质层次)等更为复杂的系统,只有绝小部分的物质。所以,正反粒子是宇宙中结构最简单、质能最庞大、存在最稳定的物质形式。 一般平衡论的质能观认为,宇宙质能是守恒的。质量和能量相互转化是宇宙平衡循环的普遍形式,宇宙的质能之和是一个常数。能量源自万物从平衡到不平衡,从不平衡到新平衡过程——由一物质变成另一物质时释放或吸收能量:物质结构层次愈小,所吸收或释放的能量愈大。一般平衡论的质能观认为,能量源自物质平衡循环过程,自然力量源自万物求存在求平衡过程,可以认为能量是一种具体的自然力量。质量反映着系统的结构属性,能量反映系统的功能属性,任何系统都是质量和能量的统一,质量的改变会使能量发生相应的改变,能量的改变也会使质量发生相应的改变。万物从平衡到不平衡,从不平衡到新平衡的过程中,由一物质变成另一物质时就会释放或吸收能量。能量来自或去自于物质的“平衡→不平衡→新平衡”平衡运动过程。系统的层次愈小(物质结构层次),所吸收或释放的能量愈大。系统的质量愈大,所吸收或释放的能量愈大。原子核裂聚变所释放的能量是原子以上层面化学反应所释放能量的几千倍,正反粒子湮灭时所释放的能量又是核裂聚变能的几千倍。系统有积聚能量过程,就会有释放能量过程;释放或吸收能量的大小取决于物质系统之间的平衡关系;系统愈小→“引力↔反引力”愈大→系统愈稳定→释放或吸收的能量愈大;系统内能量积聚到临界点时→内部结构平衡状态改变→释放或吸收能量;系统与系统之间的能量积聚临界点时→系统间的平衡态改变→释放或吸收能量;外部条件变化→系统平衡状态改变→释放或吸收能量。一般平衡论的质能观认为,物质在“平衡→不平衡→新平衡”的平衡运动过程中吸收或释放能量:物质在分子原子层面平衡运动过程中会吸收或释放化学能;带电粒子平衡运动过程中释放电能;光子平衡运动过程中释放光能;原子核层面平衡运动过程中会吸收或释放巨大的核能,中子质子以下层面平衡运动过程中将吸收或释放。物质的层级越小,平衡运动过程中所吸收或释放的能量就越大。 一般平衡论的时空观认为,宇宙空间是有限的,而宇宙时间是无限的,宇宙的时间随宇宙空间尺寸变化而变化,而宇宙时空随着宇宙质能转变而变化。空间不同时间就不同,万物的时间与所属物的空间对称,同一物体在不同时点,空间尺寸也在变化。时间随着所属天体的空间及其旋转运动的变化而变化——时间不是自变量,而是因变量。地球的时空并不是一成不变的,地球的时空尺寸也是随着质能转变而变化。宇宙空间的大小因宇宙质能转化而变化:小(奇点玄子)→大(宇宙万物)→小(玄子奇点)→…,宇宙小到最小时开始变大,大到最大时开始变小。宇宙奇点有多小,宇宙就有多小;大爆炸时的能量有多大,宇宙空间就有多大,物质膨胀到哪里,宇宙的边界就到那里。宇宙是一个由奇点大爆炸开始→膨胀至最大→坍缩为新奇点→新奇点再大爆炸……无穷平衡循环的过程。当宇宙全部物质都呈玄子状态,整个宇宙的质量和能量都聚集在一个很小的空间一刹那就是奇点,此刻的宇宙的空间最小,而奇点存在的时间却很短。奇点是原宇宙的终点,也是新宇宙的起点。奇点属宇宙时空和质能的极端状态——内无结构、外无环境。物极必反是宇宙的普遍规律,宇宙本身也不例外。宇宙小到至小时就会向大的方向膨胀,大到至大时就会向小的方向回归。一般平衡论认为,万物有万物的时间,宇宙有宇宙的时间,万物的时间均有限,惟有宇宙时间无穷。宇宙的空间尺寸随着宇宙时间变化而变化,而万物的时间却随着所属物的空间尺寸不同而不同。人类所用的时空是地球绕核和自转运动所形成的时空。太阳有太阳的时空,同是太阳系的行星的空间和时间也不同。银河系有银河系的时空,不同的恒星、不同的星系有不同的时空。同一颗恒星从恒星→白矮星→中子星→夸克星→黑洞的不同阶段,时空也不相同。人类不能用地球的时空去描述其它星球的时空,更不能用地球的时空去理解宇宙的时空。宇宙万物都有各自的平衡循环和生命周期——不同系统、系统不同层次的平衡循环的空间和时间各不相同。物与物之间的区别表现在平衡循环的空间和时间的不同——不同的星系、分子、原子…平衡循环的空间和时间不同,不同种群的生命系统都具有各自的生命周期和平衡循环。万物在不同层面上进行的平衡循环具有不同的时间和空间——宇宙、星系、 恒星、分子、原子、中子质子…正反粒子平衡循环的空间和时间各不相同;生物圈、种群、个体、细胞…等不同层面上都有着各自不同的生命周期。人类所用的数量单位都是相对目前地球时空而言的。然而,地球的公转和自转呈减慢趋势——地球旋转越来越慢,所谓的“年”、“日”会变得越来越长。宇宙有宇宙的时空,万物有万物的时空,奇点玄子没有时空,宇宙的不同阶段的时空也不尽相同。所以,“多少亿光年空间”、“几百亿年时间”对人类生存没有意义,人类不可能用人类的标准,用地球的时空标准去衡量宇宙、认识宇宙、理解宇宙、表达宇宙。爱因斯坦也认为,时间、空间和物质,只是人们认知的一种错觉。 一般平衡论的宇宙观认为:宇宙是一个不断运化的过程;宇宙是“质量→能量→空间→时间”的四维一体;宇宙空间有限,宇宙时间无限;宇宙质能守恒;宇宙质能互化过程左右着宇宙时空;宇宙是圆形的;宇宙是旋转的;宇宙是简单的;宇宙是孤立的。宇宙观决定着人的世界观,进而左右着价值观和人生观,包括认识论和方法论。☀宇宙是一个包含宇宙万物、奇点玄子、质量能量、时间空间不断运化的过程:宇宙从奇点而来,又向着奇点而去(奇点→宇宙→奇点);万物由玄子而来,又朝着玄子而去(玄子→万物→玄子)。☀宇宙是“质量→能量→空间→时间”的四维一体:质量生能量,能量生空间,空间生时间,时空生万物。☀宇宙空间有限,而宇宙时间无限。宇宙的空间左右宇宙时间变化,宇宙的时间空间随宇宙质量能量互化而变化:宇宙(大)→奇点(小)→宇宙(大)→…的无穷循环。☀万物的时间均有限,惟有宇宙时间无穷。万物的时间与所属物的空间对称,不同空间有不同的时间,万物的时间随所在物的空间不同而不同。宇宙时空随着宇宙质能的转化而变化,奇点玄子没有空间也就没有时间。☀宇宙质能是守恒的。质量和能量相互转化是宇宙平衡循环的普遍形式,宇宙的质能之和是一个常数。质能转化左右宇宙时空的变化。宇宙绝多数质能呈正反粒子形成宇宙的核心。☀能量源自万物从平衡到不平衡,从不平衡到新平衡过程——由一物质变成另一物质时释放或吸收能量:物质结构层次愈小,所吸收或释放的能量愈大;物质在一定能量环境下会转变成另一种物质。☀宇宙由万物构成,万物由玄子构成,当宇宙运化到奇点状态时万物都呈玄子。奇点是整个宇宙质量能量、时间空间的汇集点。☀宇宙是圆形的。宇宙中心正反粒子的引力与所有星系天体的反引力平衡。圆是宇宙万物存在的自然形状。☀宇宙是旋转的。万物的旋转包括自转和绕核运动,旋转运动是宇宙万物保持平衡的基本形式。☀宇宙是简单的。宇宙愈接近奇点愈简单,愈远离奇点愈复杂。宇宙从简单到复杂,又从复杂回归简单过程中,简单的正反粒子结构始终占宇宙总质能的绝大比重。简单更利于存在。天道至简,平衡即天道,天道即平衡。☀宇宙是孤立的。惟宇宙是一个至大无外(无外部环境),独一无二(没有对称方),仅有内部结构的封闭系统。 一般平衡论认为,平衡是宇宙万物的本源和本质,也是宇宙万物运行的法则。平衡是万物的平衡,万物是平衡的万物。在宇宙万物运化过程中,无处不在平衡,无时不有平衡,平衡才能存在,存在就要平衡。万物因为平衡而存在,万物为存在而求平衡。平衡之道嵌于宇宙万物、天地造化、人间万态之中,它生于天地万物之先,超越时空,无处不在,无时不有,无所不包,表现在一切事物之中。天之道即平衡之道,平衡之道即天之道。宇宙万物的基本属性和存在方式是平衡,而不是运动——万物的运动是为了平衡,而不是为了运动而运动。万物要维持平衡也离不开运动,运动只是万物实现和维持平衡的必要形式。万物的这种平衡是动态的平衡,而不是静止不变的。平衡离不开运动,万物都是在运动中求得平衡。运动作为宇宙普遍现象仅是万物维持平衡的过程和手段,而不是万物的本质。一般平衡论认为,平衡是宇宙万物的本质和存在的方式。宇宙万物之间的相互联系是为了平衡,联系存在于平衡的万物之中。万物为了平衡而联系,为了自身的存在而联系,而不是为了联系而联系。万物之间的联系是为了互为对称方。万物与环境之间的联系是为了到达自己的自然位置。一般平衡论认为,宇宙万物应当是物质和精神的同一,精神镶嵌于物质之中,物质因为精神而存在。宇宙万物的基本精神就是求存在、求平衡。物质和精神谁也决定不了谁,也无先后之分。宇宙万物的本源和本质,既不是物质,也不是精神,而是平衡。宇宙万物永恒处在平衡循环过程中。平衡是万物的本质,万物在自然力量的作用下永恒处于“平衡→不平衡→新平衡→…”的循环过程中。平衡决定物质的来源和去向,万物来之于平衡,去之于新的平衡。万物从平衡到不平衡,从不平衡到新平衡;平衡中有不平衡,不平衡中有平衡。万物在求存在本能作用下自我平衡。自我平衡是系统对环境的求存在本能的反应,万物在求存在本能作用下,都会趋于自我平衡。万物都有自我趋向平衡的求存在本能,求存在的本能源自求存在的智慧,求存在是自我平衡的力量源泉。万物都有自身的对称方。一方的存在都是以对方的存在而存在,对称双方在一定条件下可以相互转化。任何一种事物的产生必然伴随着其对立面的产生而产生。任何事物都有另一事物与之对称,任何事物自身结构也是对称的。万物在环境中都有自然位置。万物的自然位置是“平衡→不平衡→新平衡”循环中,环境选择和自我平衡合力的结果。求存在的本能使万物总在寻找自己在自然秩序中的自然位置,以求得与环境和谐是万物的自然目的。自然位置表现为个体与环境的平衡和谐:原自然位置(原平衡)→寻找自然位置(不平衡)→新自然位置(新平衡)。万物同宗同源同归宿。万物在一定时空和条件下可以处于一种无差别的同一状态,不同的时空和条件会出现不同层次的同一状态。万物的差别是相对特定的时空和条件而言的,在彼时空和条件下呈差别的事物,在此时空和条件下会无差别。万物在无穷的平衡循环过程中“玄同”。 一般平衡论将“智慧”和“存在”当作一个有机的整体,并将智慧分解成“存在智慧”和“剩余智慧”。一般平衡论的智慧观认为:宇宙万物各有各的智慧,存在就是智慧,智慧就是平衡。一般平衡论认为,“存在智慧”是宇宙万物求存求在的智慧,包括生命系统求存求活的智慧。存在智慧是大自然求存在、求平衡的智慧。宇宙万物及宇宙的秩序源自于万物求存在、求平衡的智慧。“剩余智慧”是人类智慧减除生存智慧的剩余部分,人类与动物的本质区别在于人有剩余智慧,而其它生命系统只有生存智慧。其它生命之间的本质区别在于不同的生命具有各自不同的生存智慧。大自然运化了人类及其剩余智慧,但人的剩余智慧并不能够正确地反映和认识大自然。一般平衡论在将智慧分解成“存在智慧”和“剩余智慧”的基础上提出三个存在模式,即第一存在模式:存在智慧→求存求在→宇宙万物;第二存在模式:剩余智慧→求名求利→人间万态;第三存在模式:剩余智慧→求存求活→天人和谐。第一存在模式是宇宙万物最根本的存在模式,并决定和支配着第二和第三存在模式。一般平衡论在“剩余智慧”和“存在模式”理论的基础上,将人的欲望分为“求存求活”和“求名求利”两个层次;将资源分为“生存资源”和“名利资源”两类资源;将人的行为分成“自然活动”和“社会活动”两类行为,认为人的一切行为都源自于求存求活和求名求利的需求。一般平衡论在“剩余智慧”和“存在模式”的基础上提出了三我一体理论,认为每个人都是自然我、当然我、超然我的三我一体。“自然我”无智无欲,属第一存在模式的“我”;“当然我”有智有欲,属第二存在模式的“我”;“超然我”有智无欲,属第三存在模式的“我”。一般平衡论认为,生存智慧与有无大脑结构无关,而剩余智慧必需一个结构复杂的大脑,但结构复杂的大脑不一定就有剩余智慧。生命的生存智慧与大脑细胞数量及复杂程度呈负相关,而人类的剩余智慧与其的大脑结构及复杂程度呈正相关。简单的生命往往有着不简单的生存智慧。一个人的智慧是一个常数:剩余智慧愈多,他的生存智慧就愈少。

超弦理论介绍
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1.什么是物质组成的最终单元?

在过去的一百多年里,物理学家已经发现了一连串越来越小和越来越基本的物质组成单元。这些研究成果最终被总结成为标准模型:轻子(象电子和中微子)、夸克以及将这些粒子捆绑在一起的电磁力、弱相互作用力。但是,标准模型并不是故事的结局,因为它实在是太复杂了,它本身并不能解释一个比元素周期表还要复杂的基本粒子表以及它们之间的相互用力。

现在,弦理论家们普遍相信标准模型中的基本粒子实际上都是一些小而又小的振动的弦的闭合圈(称为闭合弦或闭弦),所有粒子都可由闭弦的不同振动和运动来得到,从本质上讲,所有的粒子都是质地相同的弦。这一听似奇怪的想法能够解释标准模型的许多粗旷轮廓和特性,但是在决定性实验验证弦理论之前,人们仍然有必要对它进行更深刻的认识和了解。

2.量子力学的原理和广义相对论是相冲突的吗?

量子力学和广义相对论是二十世纪两个非常成功的理论,但令人惊讶的是这两个理论在现有的框架下是相冲突的。简单说来,量子力学认为没有任何东西是静止不动的,任何东西都有起伏涨落(测不准原理)。广义相对论认为时空是弯曲的,弯曲时空是万有引力的起源。将这两个理论结合就可以导出时空本身也是每时每刻都在经历着量子的起伏涨落。在大多数情况下,这些涨落是很小很小的,但在一些极端情况下,比如说在极短距离下、在黑洞的视界附近,在大爆炸的初始时刻等等,这些量子涨落将变得非常重要。在这些情况下,我们现有的理论(量子力学和广义相对论)是不适用的,只能得到一些结果为无穷大荒谬结论。很显然,我们需要一个更完备的理论。

令人惊讶的是,从粒子物理学中发展起来的弦理论提供了这一问题的答案。在弦理论中,由于弦的延展性(一维而不是一个点),引力和光滑的时空观念在比弦尺度还小的距离下失去了意义,时空量子泡沬由“弦几何”代替了。现在,用弦理论已经解决了有关黑洞量子力学问题的一些疑难。如何用弦理论来说明宇宙大爆炸的初始奇点仍然是一个没有解决的大问题。

3.我们生活在11维时空吗?

宇宙学告诉我们,我们肉眼看到的三个空间维数正在膨胀,由此可以推测它们曾经是很小和高度弯曲的。一个自然的可能性是;也许存在与我们观测到的三个空间维数垂直的其它空间维数,这些额外空间维数曾经是但现在仍然是很小和高度弯曲的。如果这些维数的尺度是够小,以我们现有的观测手段仍不是以直接推测到,但是这些维数仍将以许多间接的效应表现出来。

特别地,这是一个强有力的统一观念:在低维中观测到的不同粒子也可能是同一种粒子,在额外维数空间中,它们都是同一粒子不同方向的运动的表现。实际上,额外维数还是弦理论不可分割的一部分:弦理论的数学方程要求空间是9维的,再加上时间维度总共是10维时空。更进一步的研究表明,由M理论给出的更完全的认识揭示了弦理论的第10维空间方向,因此理论的最大维数是11维。最近的一些发展还提出了我们也许生活在低维的膜上面,但是引力仍然是10维的,为了得到现实的3维引力,可以通过引入“影子膜”或者Randall-Sundrum机制。Randall-Sundrum机制是一种束缚引力的新方法,这时,额外维度可以不是很小很小的。通过观测小距离情况下引力对平方反比定律的偏离,或者是在粒子加速上或者是通过超新星爆发中产生的粒子散射进入额外维度因而看起来象消失一样等等奇怪的现象,也许我们现在就有能力探测到这些额外维度。弦理论不仅大大地拓展了人们的思维空间,将大大地拓展人们的活动空间。

基本原理:揭示微观和宏观的奥秘

爱因斯坦在生命的最后30年里一直在寻找统一场论——一个能在单独的包罗万象的协和的数学框架下描写自然界所有力的理论。爱因斯坦这样做的动机不是我们常想的那些与科学研究紧密相关的东西,例如,为了解释这样或那样的已知现象或实验数据。实际上,驱使他的是一种关于自然界基本规律内在美的信念:对宇宙的最深刻认识将揭示它的最真实秘密,那就是,它所依赖的原理是简单而有力的。爱因斯坦渴望以前人从未成功达到过的清晰来揭示宇宙活动的奥秘,由此而展示的自然界的动人美丽和优雅,将让每一个第一次知道的人产生有生以来最强烈的敬畏、惊讶和震撼。

爱因斯坦从未实现他的梦,主要原因是当时人们对自然界的许多基本特征还是未知的,或者知之甚少。但在过去的半个世纪,人们已构筑起越来越完整的有关自然界的理论。当年,爱因斯坦满怀热情追求统一理论,却空手归来,如今,相当一部分物理学家相信他们终于发现了一个框架,有可能把这些知识缝合成一个无缝的整体——一个单一的理论,一个能描述一切现象的理论,这就是超弦理论“2006年国际弦理论会议”的主题。

弦理论或者超弦理论是那些像量子和夸克等等已经融入大众词典的诸多新科学专用词汇之一,但它们却很少能被人解释清楚。即使会议的参加者也会告诉你,超弦理论像许多新兴科学和研究领域一样,涉及了许多高深前沿的数学领域,并不是很容易能把握的。超弦理论到底是什么呢?首先,我们发现,弦理论描述自然界的活动还真有几分科学幻想的成分。举例来说,弦理论描述的世界并不是我们肉眼所看到的三维空间和一维时间。合理的解释是那些额外的空间维数没有被观测到是因为它们很小很小。要理解弦理论的高维属性并不困难。(参见《宇宙的琴弦》P.180~181)

在弦理论中就有许多极小的额外空间维数,因此,微观世界并不像我们普遍感觉到的世界那么简单。在宏观尺度上,弦理论也可能用来解释宇宙大爆炸的开始和黑洞内部的行为,而这些问题是以前的物理理论包括爱因斯坦的广义相对论都失效的地方。现在发展的弦理论是有关时间和空间的量子理论,因而此理论看起来也就显得非常非常的奇怪。

弦理论的一个基本观点就是自然界的基本单元不是像电子、光子、中微子和夸克等等这样的粒子,这些看起来像粒子的东西实际上都是很小很小的弦的闭合圈(称为闭合弦或闭弦),闭弦的不同振动和运动就给出这些不同的基本粒子。因此弦理论从一些非常基本和简单的单元就能得到宇宙的无穷变化和复杂性。在弦理论中,人们自然地可以得到规范对称性、超对称性和引力,而这些原理在原有的标准模型中或者是强加进去的或者是与量子理论相冲突的,在弦理论中它们都协和地统一起来了,并且是彼此需要、独一无二的。

到现在为止还没有人观测到基本的弦。但正如多数参加“2006年国际弦理论会议”的人所相信的那样,如果弦是真实的,那么由爱因斯坦开创的广义相对论和量子理论的完美结合就不是遥遥无期的奢望了。

弦理论的近期发展:第二次革命

如果说超弦理论的第一次革命统一了量子力学和广义相对论,那么近年来发生的弦理论的第二次革命则统一了五种不同的弦理论和十一维超引力,预言了一个更大的M理论的存在,揭示了相互作用和时空的一些本质,并暗示了时间和空间并不是最基本的,而是从一些更基本的量导出或演化形成的。M理论如果成功,那将会是一场人类对时空概念、时空维数等认识的革命,其深刻程度不亚于上个世纪的两场物理学革命。

从科学研究本身看,研究引力的量子化及其与其他互相作用力的统一是自爱因斯坦以来国际著名物理学家的梦想,但由于该理论涉及的能量极高,不能进行直接实验验证。尽管如此,一些技术和方法的发展,启发了很多新的物理思想,如解决能量等级问题的Randall-Sundrum模型和引力局域化,关于弦理论巨量可能真空的图景想法和人择原理等等。

近期天文和宇宙学观察所取得的进展对弦理论的发展会起积极的促进作用。比如,近期观察的宇宙加速膨胀所暗示的一个很小的但大于零的宇宙学常数(或暗能量),为弦理论目前的发展提供了指导作用。反过来说,要在更深层次上理解近期的天体物理学观察和暗能量,没有一个基本的量子引力理论是行不通的,弦理论是目前仅有的量子引力理论的理想候选者。二者的结合不仅对弦理论的自身发展有着指导作用,同时对理解和解释宇宙学观察也有很大的促进作用

弦理论在中国:为第三次革命作准备

在超弦的第一、第二次革命,以及随后的快速发展中,中国都未能在国际上起到应有的作用。我们在研究的整体水平上,与国际、与周边国家如印度、日本、韩国,甚至和我国台湾地区相比都有一定的差距。内地学术界对弦理论的认识存在较大的分歧,一些有影响的物理学家,基于某种判断,公开地发表“弦理论不是物理”的观点。受他们的身份和地位的影响,这种观点在中国更容易被大多数人接受,因而在某种程度上制约了弦理论在中国的研究和发展。

从教育和人才培养上看,我国的世界一流大学如北大、清华,在相当长的一个时期内都严重缺乏主要从事弦理论研究的人才,这种局面间接地制约了青年研究生的专业选择,直接地造成了国内研究队伍的青黄不接。

值得庆幸的是,在丘成桐教授的直接推动下,伴随着浙江大学数学科学中心的成立,以及随后该中心和中国科学院晨兴数学中心每年举办的多次高水平专业会议,并邀请像安地·斯特罗明格这样一流水平的学者到中心工作,大大地推动了国内弦理论方面的研究。

2002年底,在中国科技大学成立的交叉学科理论研究中心,目前已经发展为非常活跃和具有吸引力的研究中心。成立4年来,通过多次举办工作周和暑期学校,在超弦理论的人才培养和研究方面做了许多基础性工作。在本次国际弦理论会议之前,国际理论物理中心和中国科学院交叉学科理论研究中心还举办了“亚太地区超弦理论暑期学校”,吸引了100多名参加者。

这种种现象都表明,中国的超弦理论研究,在平静的外表下,正积蓄着旺盛的爆发潜力。很显然,一个国家或一个研究团体的整体水平,与这个国家将会在科研上出现的突破性进展的机会是成正比的,这就是所谓“东方不亮西方亮”的道理,也是所谓科学研究文化的建设重要性所在。忽略科学研究文化的建设,单纯追求诺贝尔奖,是一种急功近利的态度,其结果往往是“欲速则不达”。

摆在超弦理论研究面前的,是一幅广阔的前景和一条艰难的道路,这是一条热闹又孤独的旅程,它所涉及的问题对年轻的学生和学者,有着强大的魅力,同时它对研究人员的专业素养有着很高的要求。2006年国际弦理论会议,对我们来说,是一次机遇——壮大队伍、提高水平,并随着整体水平的不断提高,在国际上占有一席之地。我们正在为弦理论的第三次革命作准备,也期待着她的早日到来。

背景链接:弦理论拟解决的三大基础物理学问题

什么是物质组成的最终单元?

在过去的一百多年里,物理学家已经发现了一连串越来越小和越来越基本的物质组成单元。这些研究成果最终被总结成为标准模型:轻子(像电子和中微子)、夸克以及将这些粒子捆绑在一起的电磁力、弱相互作用力。但是,标准模型并不是故事的结局,因为它实在是太复杂了,它本身并不能解释一个比元素周期表还要复杂的基本粒子表以及它们之间的相互作用力。

现在,弦理论家们普遍相信标准模型中的基本粒子实际上都是一些小而又小的振动的弦的闭合圈(称为闭合弦或闭弦),所有粒子都可由闭弦的不同振动和运动来得到,从本质上讲,所有的粒子都是质地相同的弦。这一听似奇怪的想法能够解释标准模型的许多粗犷轮廓和特性,但是在决定性实验验证弦理论之前,人们仍然有必要对它进行更深刻的认识和了解。最近,人们对弦理论的数学结构的认识有了飞速的进展,发现了弦理论中的许多新组元(“膜”)和新概念(对偶性、全息原理、非对易几何)。现在人们统称弦理论和这些新引进的东西为M理论。

量子力学的原理和广义相对论是相冲突的吗?

量子力学和广义相对论是20世纪两个非常成功的理论,但令人惊讶的是这两个理论在现有的框架下是相冲突的。简单说来,量子力学认为没有任何东西是静止不动的,任何东西都有起伏涨落(测不准原理)。广义相对论认为时空是弯曲的,弯曲时空是万有引力的起源。将这两个理论结合就可以导出时空本身也是每时每刻都在经历着量子的起伏涨落。在大多数情况下,这些涨落是很小很小的,但在一些极端情况下,比如说在极短距离下、在黑洞的视界附近、在大爆炸的初始时刻等等,这些量子涨落将变得非常重要。在这些情况下,我们现有的理论(量子力学和广义相对论)是不适用的,只能得到一些结果为无穷大荒谬结论。很显然,我们需要一个更完备的理论。

令人惊讶的是,从粒子物理学中发展起来的弦理论提供了这一问题的答案。在弦理论中,由于弦的延展性(一维而不是一个点),引力和光滑的时空观念在比弦尺度还小的距离下失去了意义,时空量子泡沬由“弦几何”代替了。现在,用弦理论已经解决了有关黑洞量子力学问题的一些疑难。如何用弦理论来说明宇宙大爆炸的初始奇点仍然是一个没有解决的大问题。

我们生活在11维时空吗?

宇宙学告诉我们,我们肉眼看到的三个空间维数正在膨胀,由此可以推测它们曾经是很小和高度弯曲的。一个自然的可能性是;也许存在与我们观测到的三个空间维数垂直的其他空间维数,这些额外空间维数曾经是但现在仍然是很小和高度弯曲的。如果这些维数的尺度是够小,以我们现有的观测手段仍不是以直接推测到,但是这些维数仍将以许多间接的效应表现出来。

特别地,这是一个强有力的统一观念:在低维中观测到的不同粒子也可能是同一种粒子,在额外维数空间中,它们都是同一粒子不同方向的运动的表现。实际上,额外维数还是弦理论不可分割的一部分:弦理论的数学方程要求空间是9维的,再加上时间维度总共是10维时空。更进一步的研究表明,由M理论给出的更完全的认识揭示了弦理论的第10维空间方向,因此理论的最大维数是11维。最近的一些发展还提出了我们也许生活在低维的膜上面,但是引力仍然是10维的,为了得到现实的3维引力,可以通过引入“影子膜”或者Randall-Sundrum机制。Randall-Sundrum机制是一种束缚引力的新方法,这时,额外维度可以不是很小很小的。通过观测小距离情况下引力对平方反比定律的偏离,或者是在粒子加速上或者是通过超新星爆发中产生的粒子散射进入额外维度因而看起来像消失一样等等奇怪的现象,也许我们现在就有能力探测到这些额外维度。弦理论不仅大大地拓展了人们的思维空间,还将大大地拓展人们的活动空间。

2006年国际弦理论会议科学群星闪耀

此次会议是在弦理论系列会议国际委员会建议下,由中国科学院晨兴数学中心、数学和系统科学研究院、理论物理研究所、浙江大学数学科学中心和美国自然科学基金会联合资助举办的,参加会议的有来自世界各地的600多名专家,霍金教授、格罗斯教授、威腾教授和斯特罗明格教授等多位著名理论物理学家将应邀参加会议并在大会上作报告。

大卫·格罗斯(David Gross)教授

2004年诺贝尔物理学奖获得者,2006年国际弦理论会议主席。现任美国加州大学Santa Barbara分校物理学教授,Kavli理论物理研究所所长,中科院理论物理所国际顾问委员会主席。格罗斯教授在理论物理,尤其是规范场、粒子物理和超弦理论等方面有一系列杰出的研究成果。他是强相互作用的基本理论——量子色动力学的奠基人之一。他还是“杂化弦理论”的发明人之一。1985年当选为美国科学与艺术学院院士,1986年当选美国国家科学院院士。

爱德华·威腾(Edward Witten)教授

国际著名理论物理学家,现任普林斯顿高等研究院教授,查尔斯·西蒙(Charles Simonyi)教授。他的研究遍布高能物理和数学物理的诸多方向,最擅长将近代数学与物理学研究的前沿问题结合起来,其应用的典范有:Wess-Zumino-Witten项与拓扑项、反常与指标定理、Dirac算子与正能定理、超对称与Morse理论等。他与Green和Schwarz教授合著的二卷本《超弦理论》自出版后一直是弦理论家的圣经。

斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)教授

当代享有盛誉的伟人之一,被称为“活着的爱因斯坦”。他在解决20世纪物理学的两个非常成功的理论——广义相对论和量子理论的冲突方面走出了重要的一步。

1973年3月1日,霍金教授在《自然》杂志上发表论文,阐述了自己的新发现——黑洞是有辐射的(霍金辐射)。霍金的新发现被认为是多年来理论物理学最重要的进展。该论文被称为“物理学史上最深刻的论文之一”。

安地·斯特罗明格(Andrew Strominger)教授

现任

哈佛大学教授,美国科学与艺术院院士,主要研究量子引力、弦理论和量子场论。在弦理论的研究中,斯特罗明格和他的合作者利用微观黑洞的变轻和凝聚成功地描述了时空拓扑变化的相变过程。此外,斯特罗明格和同事瓦法(C. Vafa)成功地利用弦理论和统计力学,导出了黑洞的贝肯斯坦-霍金(Bekerstein-Hawking)熵公式,这一结果提示弦理论也许能最终解决霍金提出的黑洞信息丢失疑难。

丘成桐(Shing-tung Yau)教授

国际著名数学家,2006年国际弦理论会议主席。现任美国哈佛大学教授,美国科学院院士,中国科学院外籍院士。丘成桐教授在科研方面做出了杰出的成就,赢得了许多荣誉。更为可贵的是,他十分关注中国基础研究的发展,并将其同自己的科研发展紧密联系在一起,多年来,一直运用他在国际上的影响和活动能力,协同各方面力量,为中国数学的发展做了大量的工作。

下自神奇的网络

复制粘贴的事我就不干了
简单的说下
“弦理论”是认为物质的基础是某种振动的弦 而世间一切事物的运动 四种基本力(强力,弱力 电磁力 引力)的形成与传递其根源都是出自无数“弦”的不同形式振动, 最新的弦理论(或者叫M理论)推出宇宙是11维的 同时还有平行宇宙 等重要概念的引入
弦理论的出众之处在于成功解决了相对论与量子物理之间的矛盾 把四种基本力统一在一起 成为现在物理学界最有希望一统天下的理论
但现在任没有任何实验证明弦论的正确性 它纯由数学计算和理论猜想得出 所以现在处于一种架空学说的状态
有兴趣的话可以看下PBS纪录片《优雅的宇宙》迅雷资源上有 这是我看过最好的弦论科普片 片中从相对论 量子物理 弦论的发展都有介绍

生量子的弦象零,零生不同又相等的正数负数的理可说明生量子的弦的震动产生各种波和微小粒子。

不知
我知道弦子是我们的偶像。。
管他弦子理论呢
都不如弦子歌唱的好

真牛啊!!


弦子理论视频

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