弦理论

谢谢观看
最疯狂的物理——弦理论
内容纲要
广义相对论 量子力学 弦理论 弦理论的发展历史 弦理论升级版——超弦理论 弦理论的未来
广义相对论
广义相对论描写物质间引力相互作用的理论。 爱因斯坦的广义相对论理论在天体物理学中 有着非常重要的应用（比如黑洞、引力透像、 引力波、时空关系、万有引力等）。狭义相 对论只适用于惯性系，它的时空背景是平直 的四维时空，而广义相对论则适用于包括非 惯性系在内的一切参考系，它的时空背景是 弯曲的黎曼时空。广义相对论对于研究天体 结构和演化以及宇宙的结构和演化具有重要 意义。 爱因斯坦的广义相对论的实验验证：水星近 日点进动、光线在引力场中的弯曲、光谱线 的引力红移、雷达回波延迟等。
弦理论在中国的发展
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。
李奥纳特·苏士侃
李奥纳特·苏士侃（英语：Leonard Susskind，1940年－）， 美国理论物理学家，美国斯坦福大学教授，美国国家科学院 院士，美国艺术与科学院院士，念中学时和父亲一起做水管 工人，后来决定改行去纽约市立学院念物理，并在康乃尔大 学取得物理博士。弦论的创始人之一。 加布里叶·威尼采亚诺在发现欧拉方程可以描述强核力以后， 他的发现开始在各个地方流传。李奥纳特·苏士侃在研究该方 程时有了更新的发现，即进一步深入后可知该方程实际上描 述了一种类似弦的粒子的行为（而非之前认为的点粒子）， 这种弦不仅可以伸长和收缩，还可以震动和摇摆。由于这一 发现，李奥纳特·苏士侃实际成为了弦论的最早创始人（虽然 早期的模型很不完善），但是当他把论文寄出去后，专家组 将其判定为“不够优秀”，李奥纳特·苏士侃非常郁闷，躲在 屋里喝了个酩酊大醉。
超弦理论与灵魂
科学家说，人类的灵魂就是超弦。现在科学家们普遍认为，物质世界是由超弦的震动产生 的。超弦是宇宙具有独立生命意识的最微小的生命体。人类的灵魂其实就是其中一种超弦。 超弦理论认为，不存在粒子，只有弦在空间运动，各种不同的粒子只不过是弦的不同振动 模式而已。自然界中所发生的一切相互作用，所有的物质和能量，都可以用弦的分裂和结 合来解释。 最为奇特的是，弦并不是在平常的三维空间运动，而是在我们无法想象的高维空间运动。 我们过去关于空间的观念都是错误的，空间正在以一种陌生得令人惊讶的方式活动着。 据英国《每日邮报》报道，美国和英国的两位著名科学家提出了一项引人注目的理论，认 为构成灵魂的量子物质离开神经系统而后进入宇宙时便会出现濒死经历。根据他们的理论， 意识是大脑内一台量子计算机的程序，即使人死后，这个程序仍可以在宇宙中存在。这种 现象可以解释一些人出现的濒死经历。 哈默罗夫认为，在濒死经历中，微管失去了它们的量子态，但里面的信息并没有遭到破坏。 也就是说，灵魂离开肉体，重回宇宙。哈默罗夫在纪录片《科学频道-穿越虫洞》中表示： “心脏停止跳动，血液停止流动，微管失去了它们的量子态，但微管内的量子信息并没有 遭到破坏，也无法被破坏，离开肉体后重新回到宇宙。如果患者苏醒过来，这种量子信息 又会重新回到微管，患者会说‘我体验了一次濒死经历’。如果没有苏醒过来，患者便会 死亡，这种量子信息将存在于肉体外，以源自魂的形式。”弦理论的发展历史
弦理论的雏形是在1968年由Gabriele Veneziano 发现。他原本是要找能描述原子核内的强作用 力的数学公式，然后在一本老旧的数学书里找 到了有200年之久的欧拉公式（Euler‘s Function），这公式能够成功的描述他所要求解 的强作用力。然而进一步将这公式理解为一小 段类似橡皮筋那样可扭曲抖动的有弹性的“线 段”却是在不久后由Leonard Susskind(李奥纳 特·苏士侃)所发现，这在日后则发展出“弦理 论”。
量子力学
量子力学是研究物质世界微观粒子运动规律的 物理学分支，主要研究原子、分子、凝聚态物 质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基 础理论。量子力学是描写原子和亚原子尺度的 物理学理论。除了广义相对论描写的引力以外， 迄今所有基本相互作用均可以在量子力学的框 架内描述（量子场论）。 量子力学可以算作是被验证的最严密的物理理 论之一了。至今为止，所有的实验数据均无法 推翻量子力学。大多数物理学家认为，它“几 乎”在所有情况下，正确地描写能量和物质的 物理性质。虽然如此，量子力学中，依然存在 着概念上的弱点和缺陷，除上述的万有引力的 量子理论的缺乏外，至今为止对量子力学的解 释存在着争议。
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。 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。
弦理论的未来
物理学家、《优雅的宇宙》（中译《宇宙的琴弦》） 作者布赖恩·格林（Brian Greene）访谈 过去一谈到弦论，人们就感到头晕脑胀，就算是弦论 专家也烦恼不已；而其他物理学家则在一旁嘲笑它不 能做出实验预测；普通人更是对它一无所知。科学家 难以同外界说明为什么弦论如此刺激：为什么它有可 能实现爱因斯坦对大统一理论的梦想，为什么它有助 于我们深入了解“宇宙为何存在”这样深奥的问题。 然而从1990年代中期开始，理论开始在观念上统合在 一起，而且出现了一些可检验但还不够精确的预测。 外界对弦论的关注也随之升温。今年7月，伍迪·艾伦在 《纽约人》杂志的专栏上以嘲弄弦论为题材——也许 这是第一次有人用“卡拉比-丘”空间理论来谈论办公 室恋情。
量子力学与广义相对论的矛盾
数学原因：广义相对论是无限可分的,是连续性的.量子 论是不连续性的,有最小单位的. 物理原因：广义相对论是经典确定理论,由状态A可以 推论出确定的,唯一的状态B.量子论是不确定性的,由状 态A到状态B是不可预知的,是随机的过程.
在量子力学发展的最初几十年，爱因斯坦一直致力 于反对，不断的设计出想象实验来试图证明量子力 学是错误的，或者是不完备的。但这些质疑最终都 被量子力学的领军人物 Niels Bohr 尼尔斯·波尔所化 解，于是才有了形容他们两个的那句话 —— 如果 没有你，我独自站在这里，又有什么意义？这两位 伟大人物之间的故事毫无疑问已经成为了物理学历 史上的一段经典传奇。 最后，波尔对爱因斯坦的 God does not throw dice 回应道： Stop telling god what to do.
弦理论
弦理论是理论物理的一个分支学科，弦论的一个基本观点是，自然界的基本单元不是电子、光子、 中微子和夸克之类的点状粒子，而是很小很小的线状的“弦”（包括有端点的“开弦”和圈状的 “闭弦”或闭合弦）。弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子，能量与物质是可以转 化的，故弦理论并非证明物质不存在。弦论中的弦尺度非常小，操控它们性质的基本原理预言， 存在着几种尺度较大的薄膜状物体，后者被简称为“膜”。直观的说，我们所处的宇宙空间可能 是9+1维时空中的D3膜。弦论是现在最有希望将自然界的基本粒子和四种相互作用力统一起来的理 论。 理论里的物理模型认为组成所有物质的最基本单位是一小段“能量弦线”，大至星际银河，小至 电子，质子，夸克一类的基本粒子都是由这占有二维时空的“能量线”所组成。超弦理论可以解 决和黑洞相关的问题。 在弦理论中，基本对象不是占据空间单独一点的基本粒子，而是一维的弦。这些弦可以有端点， 或者他们可以自己连接成一个闭合圈环。 弦理论（以及它的升级版超弦理论）认为所有的亚原子粒子都并非是小点，而是类似于橡皮筋的 弦 。与粒子类型的唯一区别在于弦振动的频率差异 [1] 。弦理论主要试图解决表面上的不兼容的 两个主要物理学理论——量子力学和广义相对论——并欲创造的描述整个宇宙的“万物理论” 。
他和其所领导的研究小组并提出宇宙的发展需要一外在的力 量（agent）来参与而非自身发展的看法。他也指出黑洞不 会消灭资讯，霍金后来也同意他的看法。
弦理论升级版——超弦理论
另外，“弦理论”这一用词所指的原本包含了26度空间 的玻色弦理论，和加入了超对称性的超弦理论。在近日 的物理界，“弦理论”一般是专指“超弦理论”，而为 了方便区分，较早的“玻色弦理论”则以全名称呼。20 世纪90年代，爱德华·维顿提出了一个具有11 度空间的 M理论，他和其他学者找到强力的证据，证明了当时许 多不同版本的超弦理论其实是M理论的不同极限设定条 件下的结果，这些发现带动了第二次超弦理论革新。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。