超弦理论: 物理学终极理论

简单科普。

弦，即是线，一维的能量线。

弦是构成原子的粒子的超微观组成元。弦存在于普朗克长度上，大约是米，比较一下，电子的半径是米，差了20个数量级，什么概念？若电子是太阳那么大，弦只有氢原子的大小。

①宏观物体②分子③原子④电子⑤夸克⑥弦

在弦的尺度上，也就是普朗克长度上，空间不再平坦，空间可能是这个样子的。

弦理论认为，空间有三个展开维，即长、宽、高，以及六个卷缩维，蜷缩在普朗克长度的空间上。弦则缠绕或依附在这样的空间维度上，在各个方向上振动，根据卷缩维的维度不同，弦的长度不同，形状不同，产生各种各样的缠绕能和振动能，从而形成各种性质的点状粒子与力，粒子拼合成不同的物质，在力的作用下，最后构成恢弘的宇宙。

六个卷缩维的空间结构是什么样子的？

先想象一下，远距离观察一根细长的水管，你会觉得它只是一条一维的线，离近一点，你发现它是二维的，有宽度，再离近一点，哟，是三维的，中空的管。同理，六个卷缩维纠缠在一起，离远了看，就像是一维的点，若放大了看，可能是这个样子的。

弦在这上面振动，再放大了看，可能是这个样子的。

弦有两种运动方式，非缠绕式的（a）以及缠绕式的（b）。弦的能量有两个来源，振动和缠绕。

弦运动产生粒子与力，而各种粒子与力彼此之间的差异只是这弦线的长度、振动参数和形状的不同而已。

至于为什么是六个卷缩维，是因为六个刚刚好与目前人类实验观察到量子上的各种参数相符。另在超弦理论中，卷缩维补充到七维。这意味着我们有十维空间，十一维时空。在宇宙从奇点大爆炸开始的那一刻，三个空间维展开，其余的很不幸，被窝在普朗克长度的空间里，展开不了。至于为什么，解释不了。

我们用肉眼观察物体，取决于光的反射，借用先进的设备，如电子显微镜，我们可以观察到更小的物体，但当物体小到可见光的波长以下时，我们就无法直接观察到了。此时我们观察物体，取决于「探针」，如光子、电子，用探针去撞击观测物体，得到相应的实验数据。但若物体小到普朗克长度上，我们已知的探针相对于这样的尺度来说也是太大了，所以以目前人类的科技，「弦」是无法直接从实验中观测出来的。所以弦理论到目前为止还只是理论，还只是推测。 弦理论仍属于哲学的范畴，不能完全算是物理学。

既然无法证实，弦理论为何还如此备受推崇？

那是因为弦理论提供了一个真正的统一理论，完美地融合了量子力学与广义相对论，简单来说，是因为所有物质和力都来自同一个基元：振动的弦。