弦论
的理论修正,连低能量,大尺度的物理也同时有所改变。不过我们还不太清楚弦论这个性质在一般时空中的具体描述;事实上,目前我们对一般的随时间变化的空间中的弦论了解极少,这是把弦论运用在宇宙学上最大的阻碍。宇宙学对弦论发展的影响,就是它使弦论学家近几年以来,将如何描述随时间变化的背景中的弦论,视为最主要的问题之一。弦论和宇宙论都属于还未定型前的发展阶段,双方的发展方向应该是要试着建立关系,近几年来弦论学家和宇宙学家的对话越来越多,这种努力应该也会对两者分别的发展都有所帮助。
参考资料:
[1] Superstring Theory, Green, Schwarz, Witten (Cambridge); String Theory, Polchinski (Cambridge).
[2] SUPERSTRINGS IN THE EARLY UNIVERSE, Brandenberger, Vafa, Nucl. Phys. B 316, 391 (1989).
[3] THE HIERARCHY PROBLEM AND NEW DimensionS AT A MILLIMETER, Arkani-Hamed,Dimopoulos,Dvali, Phys. Lett. B 429, 263-272 (1998).
[4] Susskind''s talk at String Cosmology Conference at KITP, Santa Barbara
[5] Dimopoulos's and Vilenkin's talks at String Cosmology Conference at KITP, Santa Barbara
作者简介
贺培铭于1989年从台大电机系毕业,于1996年从美国加州大学柏克莱分校物理系获得博士学位.接着在美国犹他大学从事博士后研究,于1997年赴普林斯顿大学访问,并于1998年到台大物理系服务,于2001年升任副教授至今.专长为弦论,数学物理.
物理双月刊(廿五卷六期)2003年12月[2]
弦论公式:B(x,y)=(Sλ)о(hy)x-4(λ-t)y-λ(dt)
类似10维或11维的“弦论”=振动的弦、震荡中的象弦一样的微小物体。
霍金膜上四维世界的量子理论的近代诠释(邓宇等,80年代):
振动的量子(波动的量子=量子鬼波)=平动微粒子的振动;振动的微粒子;震荡中的象量子(粒子)一样的微小物体。
波动量子=量子的波动=微粒子的平动+振动
=平动+振动
=矢量和
量子鬼波的DENG'S诠释:微粒子(量子)平动与振动的矢量和
粒子波、量子波=粒子的震荡(平动粒子的震动)[3]
物理学家一直认为自然界有对称,例如亏子与轻子也是三族,又或正反粒子,CPT守衡等等.但物理界并不如我们所想般对称,如CP不守衡,而最大之不对称(asymmetry)是费米子及玻色子之自旋性,费米子要自旋两个圈才可见回原本景象,而玻色子只需自旋一个圈.
物理学家建立了N=8的超对称理论(Supersymmetry / SUSY)统一费米子与玻色子,那是认为这个宇宙除了四维之外,还有四维,这个八维宇宙叫超空间(superspace),然而这额外的四维不可被理解为时间抑或空间,八维宇宙是由费米子居住,物质可透过自旋由四维空间转入费米子居住之八维,又可由八维转回四维,即玻色子可换成费米子,费米子可转换成玻色子,它们没有分别,我们之所以看到它们自旋不同只不过是我们局限于四维而看不到八维的一个假象.
我打个譬喻,你在地球上只会感同到三维(上下前后左右),我们虽然知道时间之存在,然而我们眼睛看不到,眼睛只帮我们分析三维系统,然而有可能这个世界是八维,而因为眼睛只可分辨三维而你无法得知.
科学家称这些一对之粒子为超对称伙伴(supersymmetric partner),如重力微子(gravitino),光微子(photino),胶微子(gluino),而费米子之伙伴叫超粒子(sparticle),只不过是在费米子前面加一个s,如超电子(selectron).可是我们知道费米子无论怎样转也转不出玻色子,亦没有发现费米子或玻色子转出来的超对称伙伴,例如电子就不是由任何已知玻色子转出来,假如每一玻色子或费米子都有其超对称伙伴,世界上之粒子数将会是现在的两倍.
有认为超对称伙伴质量比原本粒子高很多倍,只存在于高能量状态,我们处于安静宇宙是不能够被看见,只有在极稀有的情形下,超对称伙伴会衰变成普通的费米子及玻色子,当然我们尚未探测到超对称伙伴,否则就哄动啰!
然而在超对称理论背后,弦理论(strange theory)正慢慢崛起,它也是为了统一费米子玻色子.弦理论认为这个世界无论玻色子抑或费米子都是由一样东西-弦(string)所组成,弦就像一条绳子,不过事实上它们真的太小向前地,故它们形成粒状的粒子
布赖恩·格林(Brian Greene)访谈
过去一谈到弦论,人们就感到头晕脑胀,就算是弦论专家也烦恼不已;而其他物理学家则在一旁嘲笑它不能做出实验预测;普通人更是对它一无所知。科学家难以同外界说明为什么弦论如此刺激:为什么它有可能实现爱因斯坦对大统一理论的梦想,为什么它有助于我们深入了解“宇宙为何存在”这样深奥的问题。然而从1990年代中期开始,理论开始在观念上统合在一起,而且出现了一些可检验但还不够精确的预测。外界对弦论的关注也随之升温。今年7月,伍迪·艾伦在《纽约人》杂志的专栏上以嘲弄弦论为题材——也许这是第一次有人用“卡拉比-丘”空间理论来谈论办公室恋情。
谈到弦论的普及,恐怕没有人能比得上布赖恩·格林。他是哥伦比亚大学的物理学教授,也是弦论研究的一员大将。
他于1999年出版的《优雅的宇宙》(The Elegant Universe)一书在《纽约时报》的畅销书排行榜上名列第四,并入围了普利策奖的最终评选。格林是美国公共电视网Nova系列专辑的主持人,而他近期刚刚完成了一本关于空间和时间本质的书。《科学美国人》的编辑George Musser最近和格林边吃细弦般的意大利面边聊弦论,以下是这次“餐访”的纪要。
SA:有时我们的读者在听到“弦论”或“宇宙论”时,他们会两手一摊说:“我永远也搞不懂它。”
格林:我的确知道,人们在一开始谈到弦论或者宇宙论时会感到相当的吃力。我和许多人聊过,但我发现他们对于这些概念的基本兴趣是那么的广泛和深刻,因此,比起其他更容易的题材,人们愿意在这方面多花点心思。
SA: 我注意到在《优雅的宇宙》一书中,你在很多地方是先扼要介绍物理概念,然后才开始详细论述。
实现突破与否,往往就取决于一点点洞察力
格林:我发现这个法子很管用,尤其是对于那些比较难懂的章节。这样一来读者就可以选择了:如果你只需要简要的说明,这就够了,你可以跳过底下比较难的部分;如果你不满足,你可以继续读下去。我喜欢用多种方式来说明问题,因为我认为,当你遇到抽象的概念时,你需要更多的方式来了解它们。从科学观点来看,如果你死守一条路不放,那么你在研究上的突破能力就会受到影响。我就是这样理解突破性的:大家都从这个方向看问题,而你却从后面看过去。不同的思路往往可以发现全新的东西。





