超越标准模型

弦论(string theory)

在它之前的每一种理论,都把自然界的基本构件想象成点——没有大小、只有一个位置的粒子。弦论做了一个激进的改动:把每个点换成一根微小的振动的弦,远比质子还小。正如一根吉他弦依其振动方式不同能发出许多不同的音,一种弦也能依其振动模式不同,表现为电子、光子、夸克,或任何别的粒子。整座粒子的动物园,就成了同一个物体奏出的不同曲调。

让这不止是个漂亮比喻的,是当你仔细做数学时,那些振动会自动包含一种模式,它恰好具有引力子的全部性质——引力子正是会传递引力的那个粒子。这很惊人,因为引力是标准模型唯一容纳不下的力。于是弦论自荐为量子引力的候选者,一个把四种力都握在一起的单一框架。代价高昂:只有当空间拥有若干卷曲到看不见的额外维度时,其数学才能自洽,而且它要求超对称。

弦论之所以重要,是因为它是“万有理论”的领头尝试,且在数学上硕果累累,以意想不到的方式反哺纯物理。但必须诚实地说:它尚未做出任何已被证实、可检验、并能把它与替代方案区分开来的预言,部分原因是它的自然能量尺度高到任何可设想的加速器都望尘莫及,部分原因是它似乎允许极其庞大数目的可能宇宙。对一些人来说,它是通往统一最有希望的路;对另一些人来说,它在实践中无法被证伪。这场争论本身就是前沿的一部分。

在弦论里,电子和光子并不是由不同材料构成的不同东西——它们是同一根微小的弦,以两种不同模式振动,就像同一根小提琴弦,你让它以不同方式抖动就给出不同的音。

一根振动的弦,许多种粒子——但都在我们够不到的能量上。

弦论是一个候选框架,而非已被确认的理论。它的自然尺度高到当前没有任何实验能直接检验它,而且它至今未给出一个独一无二、可被证伪的预言——这是其批评者所强调的一点。

又称
superstring theorystring theory超弦理论超弦理論