什么是弦理论？优雅的数学描述强相互作用力

弦理论是一套前沿理论，认为基本粒子是由振动的弦组成的微小环。

据国外媒体报道，弦理论是人们为统一20世纪的两大支柱理论——量子力学和相对论而提出的一套理论，试图用一个统一的框架来解释所有的物理现象。弦理论假设一个粒子实际上是一个类似于弦的一维实体，它的振动定律决定了它的质量、电荷和其他性质。

根据牛津大学和皇家科学院建立的一个关于弦理论的网站，这个反直觉理论最早是在20世纪60年代和70年代提出的，当时科学家使用“弦”的概念来模拟欧洲亚原子对撞机产生的数据。弦为强相互作用力提供了优雅的数学描述(强相互作用力是宇宙中四种基本力之一，原子核被这种力束缚在一起)。)

长期以来，这个话题一直处于学术界的边缘，直到1984年的“弦理论革命”。同年，理论家米歇尔·格林和约翰·施瓦茨提出的方程表明，如果粒子被描述为“弦”，那么将粒子描述为点状物质的各种模型中的具体矛盾就可以避免。

然而，理论萌芽后，研究人员提出了五种不同的模型来解释一维弦如何在10维宇宙中振动。1995年，科学界迎来了第二次弦理论革命。物理学家发现，这些不同的理论实际上是相互关联的，可以与另一种被称为“超重力”的理论结合起来，这种理论适用于11维空间。弦理论演变成我们现在所知道的。

解开一个谜

弦理论是创造“万物理论”的众多尝试之一。所谓的“万物理论”可以取代物理标准模型来描述所有已知的粒子和力。许多科学家都是弦理论的粉丝，因为它的数学之美。弦理论的方程式非常“优雅”，对物理世界的描述也让许多人非常满意。

该理论使用一种特殊的振动弦来解释重力，重力的性质对应于重力子的性质。引力子是一个有引力的假想量子力学粒子。与人们熟悉的三维空间和一维时间不同，这一理论涉及11个维度，但它的支持者并没有被“劝阻”不要这样做。支持这一理论的物理学家认为，这些额外的维度可以蜷缩在一个非常小的空间里，尺寸为10-33厘米，所以我们通常无法探测到它们。

研究人员正试图用弦理论来解决一些基本的宇宙问题，如黑洞内部是什么等。，或模拟宇宙事件，如大爆炸。一些科学家甚至试图用弦理论来解决暗能量的问题，即加速时空膨胀的神秘力量。

永无止境的追求

然而，弦理论最近受到了质疑。现有技术无法证实弦理论的大多数预测，许多研究人员不禁想知道这种探索是否会结束。2011年，物理学家聚集在美国自然历史博物馆参加第11届艾萨克·阿西莫夫纪念辩论会，讨论用弦理论描述物理现实是否合理可行。

自然历史博物馆海顿天文台台长尼尔德·德·格拉斯·泰森指出，近年来弦理论的发展喜忧参半。

弦理论的最新挑战来自理论框架本身。根据这个框架，除了我们自己的宇宙，可能还有多达10，500个独特的宇宙。既然有这么多多元宇宙，只要研究人员探索，他们总会遇到一个与我们的宇宙相对应的宇宙。但是在2018年，一篇有影响力的论文指出，这些想象中的宇宙没有一个看起来和我们的相似。更具体地说，根据我们目前的理解，没有一个多元宇宙能够描述暗能量。

弦论者提出了许多数学解释，但没有一个与我们的观察有任何已知的关联。德国法兰克福高等研究院的物理学家萨宾·侯赛因·菲尔德指出。

其他研究人员坚信弦理论有一天会证明自己。密歇根大学的物理学家戈登·凯恩说，在LHC升级完成后不久，支持弦理论的证据就会出现。然而，就目前而言，这一理论的最终命运仍然未知。(树叶)