理论简介

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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  。与粒子类型的唯一区别在于弦振动的频率差异。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”  。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  。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  。

模型建立

较早时期所建立的粒子学说则是认为所有物质是由只占一度空间的“点”状粒子所组成，也是当下社会广为接受的物理模型，也很成功的解释和预测相当多的物理现象和问题，是此理论所根据的“粒子模型”却遇到一些无法解释的问题。比如，在靠近粒子的地方的引力会增加至无限大。比较起来，“弦理论”的基础是“波动模型”，因此能够避开前一种理论所遇到的问题。更深的弦理论学说不只是描述“弦”状物体，还包含了点状、薄膜状物体，更高维度的空间，甚至平行宇宙。值得注意的是，弦理论尚未能做出可以实验验证的准确预测，关于这一点，以下文会说明。

发展历史

弦理论的雏形是在1968年由Gabriele Veneziano发现。他原本是要找能描述原子核内的强作用力的数学公式，然后在一本老旧的数学书里找到了有200年之久的欧拉公式（Euler's Function），这公式能够成功的描述他所要求解的强作用力。然而进一步将这公式理解为一小段类似橡皮筋那样可扭曲抖动的有弹性的“线段”却是在不久后由Leonard Susskind(李奥纳特·苏士侃)所发现，这在日后则发展出“弦理论”。

当地时间2023年8月8日，2023年狄拉克奖揭晓。因对弦理论（string theory）的贡献，美国四位物理学家荣获这一奖项，其中两人都来自美国斯坦福大学。

四位获奖者分别是：美国芝加哥大学恩里科·费米物理学杰出服务教授杰弗里·哈维（Jeffrey Harvey）、美国普林斯顿大学尤金·希金斯物理学教授和普林斯顿理论科学中心主任伊戈尔·克莱巴诺夫（Igor Klebanov）、美国斯坦福大学理查德·赫歇尔·韦兰(Richard Herschel Weiland) 物理学教授斯蒂芬·申克（Stephen Shenker）、美国斯坦福大学费利克斯·布洛赫（Felix Bloch）理论物理学教授伦纳德·苏斯金德（Leonard Susskind）。

该奖项表彰了 “他们在微扰和非微扰弦理论和量子引力方面的开创性贡献，特别是在与反常现象、对偶性、黑洞和全息相关的方面”1。

作用模式

虽然弦理论最开始是要解出强相互作用力的作用模式，但是后来的研究则发现了所有的最基本粒子，包含正反夸克，正反电子，正反中微子等等，以及四种基本作用力“粒子”（强、弱作用力粒子，电磁力粒子，以及重力粒子），都是由一小段的不停抖动的能量弦线所构成，而各种粒子彼此之间的差异只是这弦线抖动的方式和形状的不同而已。

超弦理论

另外，“弦理论”这一用词所指的原本包含了26度空间的玻色弦理论，和加入了超对称性的超弦理论。在近日的物理界，“弦理论”一般是专指“超弦理论”，而为了方便区分，较早的“玻色弦理论”则以全名称呼。1990年代，爱德华·维顿提出了一个具有11 度空间的M理论，他和其他学者找到强力的证据，证明了当时许多不同版本的超弦理论其实是M理论的不同极限设定条件下的结果，这些发现带动了第二次超弦理论革新。

大一统

弦理论会吸引这么多注意，大部分的原因是因为它很有可能会成为终极理论。描述微观世界的量子力学与描述宏观引力的广义相对论在根本上有冲突，广义相对论的平滑时空与微观下时空剧烈的量子涨落相矛盾，这意味着二者不可能都正确，它们不能完整地描述世界。而除了引力之外，量子力学很自然的成功描述了其他三种基本作用力：电磁力、强力和弱力。弦理论也可能是量子引力的解决方案之一。超弦理论还包含了组成物质的基本粒子之一的费米子。至于弦理论能不能成功的解释基于物理界已知的所有作用力和物质所组成的宇宙以及应用到“黑洞”、“宇宙大爆炸”等需要同时用到量子力学与广义相对论的极端情况，这还是未知数。

额外维