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主题:世纪之交的理论物理学(VIII)
发信人: 2sinxcosx(2sinxcosx)
整理人: 2sinxcosx(2001-07-01 14:14:23), 站内信件
作者:烈火战车 


超弦理论的发展至今,已有三十年的历史了,期间受到的讽刺和吹捧都不少。这样的待遇,是与弦理论本身的特点分 
不开的。 

说简单了,弦理论很简单。几乎人人都可以理解弦,知道一些弦理论的内容。也就很容易走入科普的殿堂,被普通大众所 
品头论足。其出发点,无非就是将点粒子的概念用具有广延性的一维弦来代替,认为所有的所谓基本粒子,并不 
是一个局域性的点粒子,而是一根弦,不同的粒子,对应于弦不同的振动模式。至于为什么在仪器所能探测的范围内, 
基本的粒子不是弦状的,那时因为我们的仪器还达不到那么高的能区,以至能分辨那样极为微观的结构。用个数量来衡量, 
弦的长度只有十的负33次方厘米(10^{-33}CM)那么长! 所以严格说来,弦理论至今依然缺少任何可行的实验验证。这是它从 
一诞生开始受到的待遇与标准模型迥然不同的原因之一。(标准模型有很强的预言力,可以为实验所验证。)因为它至今没有 
实验的支持,谁都可以对它嗤之以鼻,认为它只是一门形而上的“玄学”而已。另外,弦理论中还包含了许多“玄而又玄”的 
东西,什么高维时空,超对称,无一能被实验所证实,也就很难被许多人所接受。 

说复杂,弦理论确实很复杂,因为它同时被行家捧为“包括一切”的理论。科学意义来说,它当然是指的所有力的大统一理论。 
这样的一个理论,尽管思想很简单,必然具有一个复杂的结构来最终与眼前的大千世界所对映。光就其所用的数学来说,就有许多 
的研究生如弦的创始人之一史瓦兹所说的那样,一“掉进去”,再也没有“回来”!这当然是掉进数学的深洞,没有回到物理 
的问题上来。所以尽管当今研究弦论的人很多,但瞎子摸象的也不少,真正通晓弦论真谛的人,屈指可数。 

弦模型的诞生并不是直接用来描述基本粒子,而是南部等人试图用来描述夸克的渐近自由性质,他们设想夸克之间是被这样的 
一些象橡皮筋的弦给拉着,从而分开得越远,之间的相互作用力反而越大,靠得近了,弦也就处在松弛状态,作用力趋于零。 
直到七十年代以后,用弦来描述基本粒子的理论才被格林(GREEN),史瓦兹(SCHWARZ),和格罗斯(GROSS)等人建立了起来。它的 
最迷人之处,便是以下的两个特点。其一,微扰展开时,它的各阶微扰项都是有限的!其二,要使其成为一个完好的理论,引 
力必须同时被包括在整个框架里面!这样突破性的进展,无疑应该使得它成为量子引力理论中最具前景的候选者。但长 
久一来,它并不能成为一个让人接受的理论。其中一个明显不让人满意的地方,便是发觉这样的一个理论,只能在一个特定的时 
空维数下,方能是一个好的量子理论,而这个时空维数,是26维!为什么造物主如此有心,不多不少,偏偏喜欢这样的一个维 
数?更何况我们实实在在感受到的时空,仅仅是四维的呢? 

当今弦理论的领袖,威腾(E。WITTEN),便是在那样一种对弦褒贬不一的背景下,于七十年代末,八十年代初走进了这样一个研究 
领域,从而给弦理论相继带来了“两次革命”,并使其成为当今引力与统一理论的主流。。。。。。(待续)

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