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1500字看懂“超弦理论”,宇宙万物皆为振动的能量

原标题:1500字看懂“超弦理论”,宇宙万物皆为振动的能量

不少读者看到超弦理论这几个字可能望而却步了,不过这篇文章小编将会用非常直白的语言讲解超弦理论,基础为零的小白也能够看懂!我们先来说说什么是超弦理论。简单来说超弦理论是一种描述力与物质的理论,小到夸克大到整个宇宙,时间的起点到终点,宇宙万物都被包含在了这个理论之中,是大统一的理论。而它的诞生,还要从量子力学的提出和爱因斯坦的广义相对论说起。

在超弦理论尚未萌发前,这两大理论是物理学中最重要的发现,并且这两大理论还未被证实就已经对很多物理问题进行了说明,获得了物理学界的广泛认可,被证实也是迟早的事。正当两大理论所向披靡的时候遇到了一点小问题。

量子力学是描述微观世界物质的现象和规律,广义相对论是描述宏观大尺度物质的现象规律。而当两者遇到了宇宙大爆炸的“奇点”这个微观和宏观并存的现象时,两者的方程却出现了不同的结果,这就意味着两者的理论在一些方面尚未统一,这就是绝对不能容忍的,既然都是正确的又怎么会自相矛盾呢?

在物理学中存在四种基本的作用力,引力,电磁力,强力和弱力。爱因斯坦曾提出的宇宙是平滑的,还曾假设世间所有的力都是由于空间的扭曲或振动而形成,但这只适用于万有引力,空间的扭曲解释不了其余的三种力,这三种力需要用量子力学来解释。并且在微观世界中空间也根本不是光滑的,很多现象也不能用广义相对论来解释。这个时候超弦理论就登场了,试图说服量子力学和广义相对论,将两者都统一到宇宙的基本单位“弦”上来完成大统一的理论。

超弦理论最基本的单位“弦”

此弦非彼弦,并不是人类能够观察和触摸到的东西,我们把它定义为由能量组成的闭合圈,科学家给他们描述的外形像一个不停振动的圈圈橡皮筋,尺度大小和普朗克长度是一个量级的,即1.6×10的负35次方米的量级,这个量级也被认为是最小的单位,不会有比这个单位更小的长度存在了。打个比方,如果一个电子有太阳那么大,那么这根“弦”就只有一个原子的大小!在超弦理论中宇宙万物都由弦组成的,弦的不同振动方式就会构成不同的微观粒子,像电子、中微子、光子等微观粒子都是由弦的不同振动方式所构成的,这些微观粒子又组成了宏观世界,可以说宇宙万物本质上都是振动的能量而已。

十一维时空

超弦理论为了说明弦的存在将维度拓展到11维(10维空间+1维时间),人类目前是处于四维时空之中(三维空间+一维时间),超弦理论中的其余维度人类是无法观察到的,它们都蜷缩在一起,大小只有普朗克长度遍布宇宙每一个角落。科学家建立11维的高维空间模型,在这个维度下广义相对论和量子力学完成了统一,因为在这个维度下弦才被证明存在,宇宙万物包括四种基本的作用力都被统一到了万物的基本的单位“振动的弦”上。

目前对于“弦”的存在是无法通过任何手段去检测的,科学家观察原子所用的原子力显微镜是通过一根针尖只有一个原子大小的探针来探测的,探针在样品周围非常微小的距离来回移动,以获取探针和原子相互变化的作用力,通过这种方式来分析描绘出原子的形状,可以说人类目前连原子都无法真正看见,更不用说“弦”了

目前超弦理论尚未被证实,对于超弦理论小编认为它是一半科学和一半哲学相结合的理论,不过既然它能对许多物理问题作出科学合理的解释,也表明超弦理论确实有许多可取之处。

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