弦理论浅谈，一维的“弦”演奏出大千世界，人类终极目标或将实现

组成我们大千世界的最小单元是什么？这是人类一直想弄清楚的问题。早在公元前几百年，古希腊哲学家德谟克利特，就从哲学思辨的角度出发提出了原子论，万物是由原子和虚空构成，原子就是组成物质的最小微粒。18世纪，英国物理学家道尔顿，正式提出了科学意义上的原子论。

经过几代科学家的不懈努力，发展至今，我们知道了，原子远不是组成万物的最基本、最小微粒。原子由原子核与电子构成。原子核又是由质子和中子构成的。质子、中子又是由更基本的夸克所构成。如此捣下去，夸克又是由什么构成的呢？不好意思，以目前的技术水平，夸克已经“到头”了。诸如，夸克、电子、胶子等等这些被统称为基本粒子。它们大致可以分为三类，即强子、轻子、传播子。

随着研究的继续，科学家们先后找到了好几十种基本粒子，似乎这一套描述组成万物最小单元的理论，不是那样的“基本”。有没有一套更简洁、更本源的理论来描述物质的组成？的确存在这样一套优美的理论——“弦理论”。

其实，早在1968年，科学家们在寻找描述强力的数学公式时，便创立了弦论的雏形。这套理论的基本观点是，自然界的基本单元不是电子、光子、夸克之类的点状粒子，而是很小很小的处在一维的线状“弦”，它有开弦与闭弦两种结构。弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子，能量与物质之间是可以相互转化的。在上世纪90年代，爱德华·维顿提出了集大成的M理论，他认为我们的宇宙除了长、宽、高外，共有11个维度，只是其他维度严重卷曲，弦在这些维度的振动才产生了我们的世间万物。

用这样一套离经叛道的理论来解释万物的成因，可想世人会如何看待弦论——无视之。当初，描述微观世界的量子力学刚兴起时，好歹还有波尔带领着哥本哈根学派为了它，与爱因斯坦唇枪舌剑。可是，学界对于弦论压根就是懒得搭理。直到一天，弦论的拥趸用闭弦推导出了引力子。这下学界可炸了锅了，众人纷纷转变态度，开始仰视弦理论。为何引力子会让弦理论一下子变得炙手可热，还被誉为“终极大一统理论”？

“引力子”顾名思义，这种基本粒子就是传播引力的粒子。我们知道宇宙存在四大力基本力，即引力、电磁力、强力、弱力。而“力”的实现，是需要靠交换粒子的。好比，两个实验者，他们穿着溜冰鞋站在冰面上，甲向乙丢去一个小铁球，乙接住铁球，会感受到力，并往后滑一小段距离。这个小铁球便是我们上文提到的传播子。

电磁力交换光子而实现传递。微观世界的强力，是夸克之间通过交换胶子而实现的。弱力则是靠w、z玻色子传递的。那引力呢？当然是“引力子”。这脱口而出的三个字，却在证明上举步维艰，学界经过几十年的寻找，无论是大型强子对撞机里，或是宇宙射线中，都难觅引力子的芳踪。

如今，科学家用现有的量子理论已经可以很好地统一强力、弱力和电磁力了，唯独引力无法纳入其中。但是在弦论中，引力子被成功导出，四大基本力完成了统一。它还有一个重要的意义，就是可以完美地嵌合微观领域和宏观世界。虽然，爱因斯坦的广义相对论很好地描述了宇宙，诠释了引力。但若是深入微观量子世界，它就力不从心了。量子力学成功地解释了微观粒子那些诡异的行为，但用于宏观世界却格格不入。

弦理论则从更基础、更本源着手，用一维弦的振动诠释了宇宙万物，统合了宏观、微观。物理学家几个世纪的大一统梦想终于有望实现了，仅有一个“公式”就足以描述大千宇宙的运行规律。我们的宇宙原来就是“弦”在空间中演奏出来的宏伟交响曲！

写在最后的话，虽然弦理论是当下最热门的大一统理论。但其目前终究只是华丽的数学技巧，堆砌起来的空中楼阁。以如今的技术水平去验证弦理论难如登天，据推算，要在对撞机里，撞出“弦”，至少要把对撞机的直径扩大到整个太阳系才有可能……

（好了，弦理论今天我们就聊到这里，小编才疏学浅，能力有限，文章肯定有许多不足之处，大家姑且一览，权当消遣时间就好。）

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