物質(zhì)的基本構成是弦,而弦的平均長度大約是普朗克尺度。(先聲明超弦理論只是一種假說)
弦理論是理論物理的一個分支學科,其基本觀點是,自然界的基本單元不是電子、光子、中微子和夸克之類的點狀粒子,而是很小很小的線狀的“弦”。
弦理論主要試圖解決不兼容的兩個主要物理學理論——廣義相對論和量子力學,并欲創(chuàng)造的描述整個宇宙的萬物理論。弦理論是目前最有希望將自然界的基本粒子和四種相互作用力統(tǒng)一起來的理論。
弦理論誕生于相對論和量子力學之間的沖突
廣義相對論和量子力學是現(xiàn)代物理學的兩大支柱理論,但在普朗克尺度以下,二者產(chǎn)生了不可避免的矛盾,弦理論在此背景下誕生了。
廣義相對論認為宇宙就像一張巨大的膜,是平滑的。量子力學認為空間在微觀層面的瘋狂漲落的,宇宙在微觀尺度上是一個混沌、瘋狂的世界。
弦理論認為,每個粒子都像是一根無限細的、一維的橡皮筋,弦的不同震動方式產(chǎn)生了不同的粒子。我們可以把弦理論中的弦想象成樂器的弦:通過不同的彈奏力度,可以讓同樣的弦產(chǎn)生不同的振動,發(fā)出不同的聲音。
由于物質(zhì)的基本構成是弦,而弦的平均長度大約是普朗克尺度,因此在普朗克尺度以下的空間里所發(fā)生的事是無法影響到任何事物的,也就是說廣義相對論和量子力學的沖突在弦理論中不存在。
比如你用手去摸一塊精心雕琢過的花崗巖時,會感覺很光滑,但你拿著放大鏡去觀察時,就會發(fā)現(xiàn)花崗石表面會有很多顆粒,只是你感覺不到。
花崗石的小顆粒已經(jīng)超出了手的感知范圍,對于手沒有意義,就如果一個東西比弦還小,對弦都產(chǎn)生不了影響,那對我們來說,也是沒有意義的。
弦理論中宇宙是11維
科學家通過數(shù)學推導發(fā)現(xiàn),弦理論中宇宙應該有10個空間維度和1個時間維度,一共11維。10個維度中有3個維度是展開的,也就是我們所感受到的三維世界,其余維度是蜷曲起來的,目前還觀測不到。
比如我們離得遠一點觀察一根水管,會認為水管是一維的,如果我們湊近了看,就會發(fā)現(xiàn)水管還有粗細,我們的宇宙就像這根水管,有些維度是展開的,有些維度是蜷曲的。
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