弦理论试图用数学连接宇宙的粒子与力量,即便仍未解密,却在解决标准模型缺陷中取得进展。
科学家们想找出一个模型,揭示宇宙中所有力量与粒子的关系。这不仅需要数学,更需要深刻的洞察。弦理论正是这样的尝试,它用微小的振动能量环或片段来解释自然界的奥秘。
弦理论曾在上世纪八九十年代风靡一时,但未能兑现其关于统一自然力量和引入引力的承诺。尽管如此,许多理论物理学家仍在努力完善这套理论。他们希望它能解答困扰科学家的终极问题:从基本粒子到整个宇宙的性质。
现实的数学方程
弦理论的一个重要任务是解释标准模型。这是一个粒子物理的框架,列举了宇宙的基本粒子和力量。标准模型成功地描述了大多数粒子行为,但它并不完整。例如,它无法解释引力、粒子质量为何如此精确,以及暗物质和暗能量等谜团。
弦理论有潜力弥补这些不足。标准模型可能只是弦理论数学的一个片段。关键是找到正确的几何形状,以描述弦理论中额外维度的“紧致化”。这些额外维度可能解释标准模型的特性,甚至包括暗能量和暗物质。
超弦理论与超对称性
弦理论的超对称版本,称为超弦理论,预测了一组新的粒子。这些“超粒子”可能构成暗物质。然而,目前尚未在实验中探测到它们。此外,弦理论的数学自然包含引力,这是其一大优势。但不同的弦理论版本可能描述不同的现实,科学家仍在寻找正确的版本。
实验测试的希望
虽然弦理论中弦的尺寸极小,直接探测几乎不可能,但理论仍可能预测标准模型之外的粒子或现象。这些新特性可能通过实验验证,进一步支持弦理论的正确性。
弦理论试图解开量子物理、引力与自然力量之间的深刻联系。尽管前路漫长,科学家们相信,它拥有帮助我们理解宇宙奥秘的所有要素。正如Marchesano等人在研究中写道:“弦理论具备所有解答深层连接的条件。”
本文译自 Knowable Magazine,由 BALI 编辑发布。

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弦论不是物理,或者说也不是科学,因为完全无法证伪。
科学其实就是找规律。打个比方,大家都做过的按规律填数。物理学通常的方法是找规律,等差、等比、指数、对数还是什么别的规律?
但是还有一个耍赖的方法,你写出来5个数,要填第六个,我就列一个五元方程组,解出来五个参数,带入就能算出第六个。这就是弦论的逻辑。
所以弦论无法证伪,如果后来发现第六个数和弦论预言的不一样,它就重新解一个六元方程组。
实际上,传统物理把基本粒子视为0维的点,有些东西解释不了,于是弦论强行加上一个维度,变成一维的弦。(不得不说,这算是一个了不起的理论创新,但是与弦论的正确性和合理性毫无关系。)
一维不够,就把弦扭曲,变成1.x维。(说实话,这也是个不错的创意。)后来发现这也不行,再强行加上一维,变成二维的膜,膜还可以纠结缠绕,实际上是2.x维。后来膜也不够了,就随意加维度,据说最高加到25维(并且没有任何迹象表明会停止在25),还引入了负维度的膜,变成了无法理解的、纯粹的数学游戏,与物理世界已经毫无关系了。