为什么弦理论有可能会成为物理学的大统一理论?

说起弦论,不得不说起弦论的发展。其实早在上世纪二十年代的时候,为了解决爱因斯坦的广义相对论中的引力与之前的电磁力相融合的问题,爱因斯坦的同事卡鲁扎以及瑞典物理学家克莱因一同提出了卡鲁扎-克莱因理论,用来描述电磁力与引力的统一,但是由于那个时候,基本上所有人的研究方向都转向了相对论与量子力学,这个卡鲁扎-克莱因理论就被束之高阁了。

在卡鲁扎-克莱因理论中,他们创造性的在原本爱因斯坦提出的四维时空的基础上又引申出来了一维空间,在这一维空间中,可以使得电磁力与引力相容,并且指出,多出的这一个维度空间属于紧致维度,在很小的尺度之内,无法通过现有手段观测,这个思想就是未来弦理论的萌芽。

直到1968年,意大利的物理学家布里埃尔·韦内齐亚诺在欧洲核子中心做研究工作时,为了解释强相互作用力,通过欧拉Beta函数可以完美的解释所有的强相互作用力的规律,他把粒子看作为一个空间上的延伸量,就像是一条线段,加速力使得线段两端分开,张力使得线段两端闭合。而这个思想,把基本粒子比作是一条弦,就是后来的弦理论了。

爱德华威腾

之后经历了弦理论的2次革命,五种超弦理论被爱德华威腾融合为了M理论,在M理论的十一维度的框架之下,四种基本力:引力、电磁力、强力、弱力终于迎来了相容,可以用一套理论来描述它们,这就是物理学家所梦寐以求的大统一理论。因为物理学家都相信,理论千千万,到最后所有的理论都应该是统一的,所有的自然规律都应该由一套理论来描述。

M理论最有希望成为最终的大统一理论,不过,只是最有希望而已,是与现有的其它理论相比之下,M理论最有希望。但M理论面临着最大的挑战就是现今还无法用实验来验证,人类目前所能建造的最大的加速器的能标远远未能达到验证M理论所预测现象的要求,这是一大遗憾,也正是因为此,M理论始终无法占据着当今物理研究的主流地位。

如果爱因斯坦还活着,他一定会爱上弦理论,因为它是简洁、优美的,且来源于几何原理。——爱德华威腾

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