超弦理论的争议
• 无法获得实验证明的原因之一是目前尚没 有人对弦理论有足够的了解而做出正确的 预测，另一个则是目前的高速粒子加速器 还不够强大。科学家们使用目前的和正在 筹备中的新一代的高速粒子加速器试图寻 找超弦理论里主要的超对称性学说所预测 的超粒子。
• 虽然历史上，弦理论是物理学的分支之一，但仍有一些人主张， 弦理论目前不可实验的情况，意味着它应该（严格地说）被更 多地归为一个数学框架而非科学。一个有效的理论，必须通过 实验与观察，并被经验地证明。不少物理学家们主张要通过一 些实验途径去证实弦理论。一些科学家希望借助欧洲核子研究 组织（CERN，Conseil European Pour Recherches Nucleaires）的大型强子对撞机，以获得相应的实验数据—— 尽管许多人相信，任何关于量子引力的理论都需要更高数量级 的能量来直接探查。此外，弦理论虽然被普遍认同，但它拥有 非常多的等可能性的解决方案。因此，一些科学家主张弦理论 或许不是可证伪的，并且没有预言的力量。
• 维尼基亚诺模型不久后被3个人几乎同时注意到， 他们是芝加哥大学的南部阳一郎，耶希华大学 (Yeshiva Univ)的萨斯金(Leonard Susskind)和玻尔 研究所的尼尔森(Holger Nielsen)。三人分别证明了， 这个模型在描述粒子的时候，它等效于描述一根一 维的“弦”！这可是非常稀奇的结果，在量子场论 中，任何基本粒子向来被看成一个没有长度也没有 宽度的小点，怎么会变成了一根弦呢？
• 弦理论（以及它的升级版超弦理论）认为所有的 亚原子粒子都并非是小点，而是类似于橡皮筋的 弦[1] 。与粒子类型的唯一区别在于弦振动的频 率差异[1] 。弦理论主要试图解决表面上的不兼 容的两个主要物理学理论——量子力学和广义相 对论——并欲创造的描述整个宇宙的“万物理 论”[1] 。然而这项理论非常难测试，并需要对 我们所描绘的宇宙进行一些调整，也即宇宙一定 存在比我们所知的四维空间更多的时空维度[1] 。 科学家认为这些隐藏的维度可能卷起到非常小以 至于我们没有发现它们
• 虽然这个结果出人意料，但加州理工的施瓦茨 (John Schwarz)仍然与当时正在那里访问的法国物 理学家谢尔克(Joel Scherk)合作，研究了这个理论 的一些性质。
• 在弦论最惨淡的日子里，只有施瓦茨和谢尔克两个 人坚持不懈地沿着这条道路前进。
• 1971年，施瓦茨和雷蒙(Pierre Ramond)等人合作，把 原来需要26维的弦论简化为只需要10维。这里面初步 引入了所谓“超对称”的思想
怎样证明超弦理论是正确的
• 在超弦理论当中，十一维空间中存在一个 额外维度，证明额外维度的存在就可以得 出我们生活的空间并非四维。
• 在日内瓦欧洲粒子研究中心建造的大型强 子对撞机，当粒子接近光速在隧道中反向 运动碰撞时，如果能量充足，部分残骸会 从我们的维度中喷出，进入其他维度。我 们如何观测到呢？测量撞击前后能量的变 化，如果能量减少了，说明能量逃逸了， 如果它们是以计算出的模式逃逸，就可以 证明额外维度的存在
• 值得注意的是，自弦论以来，我们开始注意到， 似乎量子论的结构才是更为基本的。以往人们喜 欢先用经典手段确定理论的大框架，然后在细节 上做量子论的修正，这可以称为“自大而小”的 方法。但在弦论里，必须首先引进量子论，然后 才导出大尺度上的时空结构！人们开始认识到， 也许“自小而大”才是根本的解释宇宙的方法。
• 这样一来，5种超弦就都被包容在一个统一的图像 中，物理学家们终于可以松一口气。这个统一的理论 被称为“M理论”。不管超弦还是M理论，它们都刚刚 起步，还有更长的路要走。虽然异常复杂，但是超弦 /M理论仍然取得了一定的成功，甚至它得以解释黑洞 熵的问题。M理论是“第二次超弦革命”的一部分， 如今这次革命的硝烟也已经散尽，超弦又进入一个蛰 伏期。PBS后来在格林的书的基础上做了有关超弦的 电视节目，在公众中引起了相当的热潮。或许不久就 会有第三次第四次超弦革命，从而最终完成物理学的 统一，我们谁也无法预见。
• 由于任何弦理论所作出的那些与其他理论都不同的预测都未经 实验证实的，该理论的正确与否尚待验பைடு நூலகம்。
谢谢~~
了最后的割席决裂，我们终于认识到，它们是互不
相容的，没法叫它们正常地结合在一起！物理学的
前途顿时又笼罩在一片阴影之中，相对论的支持者 固然不忿气，拥护量子论的人们也有些踌躇不前。
• 新希望出现在1968年，但却是由一个极为偶然的 线索开始的：它本来根本和引力毫无关系。那一年， CERN（欧洲核子物理研究所）的意大利物理学家 维尼基亚诺(Gabriel Veneziano)随手翻阅一本数学 书，在上面找到了一个叫做“欧拉β函数”的东西。 维尼基亚诺顺手把它运用到所谓“雷吉轨 迹”(Regge trajectory)的问题上面，作了一些计算， 结果惊讶地发现，这个欧拉早于1771年就出于纯数 学原因而研究过的函数，它竟然能够很好地描述核 子中许多强相对作用力的效应。
• 2006年，世界弦理论大会在中国举行。中国在 这个理论物理的前沿领地，没有较著名的科学家。
什么是超弦理论
• 弦理论是理论物理的一个分支学科。弦论的一个 基本观点是，自然界的基本单元不是电子、光子、 中微子和夸克之类的点状粒子，而是很小很小的 线状的“弦”（包括有端点的“开弦”和圈状的 “闭弦”或闭合弦）。弦的不同振动和运动就产 生出各种不同的基本粒子。弦论中的弦尺度非常 小，但操控它们性质的基本原理预言，存在着几 种尺度较大的薄膜状物体，后者被简称为“膜”。 直观的说，我们所处的宇宙空间可能是9+1维时 空中的D3膜。弦论是现在最有希望将自然界的基 本粒子和四种相互作用力统一起来的理论。
到这个粒子之前，人们已经为它取好了名字，就叫 “引力子”(graviton)。可是，要是把所谓引力子和 光子等一视同仁地处理，人们马上就发现他们注定
要遭到失败。在量子场论内部，无论我们如何耍弄
小聪明，也没法叫引力子乖乖地听话：计算结果必 定导致无穷的发散项，无穷大！
• 在这场战争中我们初战告负，一切温和的统一之路 都被切断，量子论和广义相对论互相怒目而视，作
超弦理论浅谈
超弦理论的发展史 什么是超弦理论 怎样证明超弦理论是正确的 超弦理论的争议
超弦理论的发展史
1921 克鲁札—克莱因 1926年，爱因斯坦的同事克鲁札率先发表一篇论文，之 后波尔的同事克莱因加以改进，形成了克鲁札—克莱因 理论，这是个五次元的理论，试图结合马克思威尔的电 磁学方程式和爱因斯坦重力方程式，可说是超弦理论的 先声。然而，第五度空间是如此的小，甚至仅仅藏于普 朗克尺度之下只有10的负-30次方，一般的物理学家们对 于无法在近期做实验观测的理论不抱太多兴趣，克鲁 札—克莱因的五次元理论终于胎死腹中。
• 一直要到90年代中期，超弦才再次从沉睡中苏醒过来， 完成一次绝地反攻。这次唤醒它的是爱德华·威顿。在 1995年南加州大学召开的超弦年会上，威顿让所有的 人都吃惊不小，他证明了，不同耦合常数的弦论在本 质上其实是相同的！我们只能用微扰法处理弱耦合的 理论，也就是说，耦合常数很小，在这样的情况下5种 弦论看起来相当不同。但是，假如我们逐渐放大耦合 常数，它们应当是一个大理论的5个不同的变种！
• 当把他们的模型用于引力的时候，在计算引力的时候， 无穷大不再出现了！计算结果有限而且有意义
• “第一次超弦革命”由此爆发了，前不久还对超弦不 屑一顾，极其冷落的物理界忽然像着了魔似的，倾注 出罕见的热情和关注。
• 第一次革命过后，我们得到了这样一个图像：任何粒 子其实都不是传统意义上的点，而是开放或者闭合(头 尾相接而成环)的弦。当它们以不同的方式振动时，就 分别对应于自然界中的不同粒子(电子、光子……包括 引力子！)。我们仍然生活在一个10维的空间里，但是 有6个维度是紧紧蜷缩起来的，所以我们平时觉察不到 它。
• 在统一广义相对论和量子论的漫漫征途中，物理学 家一开始采用的是较为温和的办法。他们试图采用
老的战术，也就是在征讨强、弱作用力和电磁力时
用过的那些行之有效的手段，把它同样用在引力的
身上。在相对论里，引力被描述为由于时空弯曲而
造成的几何效应，而正如我们所看到的，量子场论
把基本的力看成是交换粒子的作用，比如电磁力是 交换光子，强相互作用力是交换胶子……等等。那 么，引力莫非也是交换某种粒子的结果？在还没见