量子物理學很奇怪。一旦你認為你理解了,你就會發(fā)現(xiàn)另外五個你不理解的原因。以這個為例:量子物理的標準模型說,一切都是由基本粒子組成的,包括夸克、電子和質子。但是弦理論說不完全是。所有這些不同的粒子只是弦,以各自的方式振動。這聽起來似乎增加了不必要的復雜性,但它可以解決困擾量子物理學數(shù)十年的問題。
用“弦”綁著的量子粒子
標準模型
正如你在上圖表中所看到的,標準模型說宇宙有12個基本組成部分:6個夸克和6個輕子。與此相關的是四種基本力:重力、電磁力、弱核力和強核力。令人驚訝的是,科學家們最困惑的是其中最熟悉的重力。
其他三種力都來自于基本粒子的交換:光子傳遞電磁引力,膠子是將強核力結合在一起的“膠水”,W玻色子和Z玻色子將弱核力結合在一起??茖W家們提出了一種可能與引力有關的粒子,叫做引力子,但我們不確定它是否存在。
這就是弦理論的用武之地。弦理論認為,每個基本粒子只是一個非常小的弦環(huán)的不同版本。就像吉他弦以不同的頻率振動產生,這些弦以特定的方式振動產生不同種類的粒子。以一種方式振蕩,我們看到一個電子,以另一種方式振蕩,我們可能會看到光子或奇怪的夸克。一旦你接受一切都只是振蕩的弦,就很容易接受存在一種產生引力子的振蕩。萬有引力之謎解開了,四種自然力終于統(tǒng)一了。
10個維度的空間
也許弦理論并不那么簡單。首先,它要求宇宙至少要有10個維度才能運轉(有些版本甚至需要多達26個維度)。那么,我們是如何感知四個維度的呢?上下、左右、前后和時間。
一種是緊化,或者認為其他維度被折疊下來,使我們無法感知它們。這有點像直接從側面看一張紙,你只能看到一條線,盡管那張紙有很多你看不到的表面積。其他理論則認為存在一種叫做膜的高維物體。不幸的是,所有這些可能性和解釋都還沒有提出物理學家們所追求的那個閃亮的統(tǒng)一理論。不過,這并不能阻止他們去嘗試。
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