弦理论是一种假设的想法,声称是一种关于一切的理论,能够解释所有现实的基本微观方面,从自然的力量到所有物质的构建块。这是一个强大的想法,没有完成,也没有经过测试,198彩票平台注册送的钱怎
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但是这个理论本身就有一个不吉利的开端,用来解释强大的核力。它并不擅长这个。
它在散射中
直到20世纪60年代,物理学家们还相当自信:他们已经发现了他们认为是物质的基本成分(质子、中子和电子)。他们最近完成了将量子力学和狭义相对论与量子电动力学(QED)统一起来的壮举,QED是对电磁力的完全量子描述。
但后来,他们开始研发非常强大的粒子对撞机,突然间,他们并不喜欢他们的发现。在这些仪器中,物理学家发现了一堆分裂的质子和中子,表明这些粒子根本不是基本粒子。更糟的是,对撞机开始产生各种各样的新粒子:介子,介子,介子,共振,
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统治它们的是一种新的自然力量:强大的力量。
用于开发QED的工具只是简单地随着大量不同的粒子从对撞机中弹出而分崩离析。物理学家们不知所措,愿意尝试新的想法。
于是一些理论家开始在阁楼里翻箱倒柜,寻找可能有用的数学工具。在那里,他们发现了量子力学创始人之一维尔纳·海森堡(Werner Heisenberg)首次提出的一系列有趣的想法。
看,我找到了一根绳子!
在量子力学的早期(20世纪上半叶),还不清楚用什么数学方法才能最好地解释所有这些奇怪的现象。在1930年代,海森堡提出一个相当极端的想法:而正常的经典物理学的方法1)写下的起始位置所涉及的所有粒子的相互作用,2)的交互模型,通过时间和3)遵循进化的粒子,用模型来预测结果。
相反,他认为,为什么我们不直接跳过所有这些工作,开发一个机器,叫做散射矩阵,或者s矩阵,它可以从初始状态直接跳到最终状态,这是我们真正想要测量的。这台机器把所有的交互都编码在一个巨大的盒子里,而不用担心系统的进化。
这是一个很酷的想法,但它被证明是很难让任何人兴奋起来的,
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重新使用这种方法来研究新发现的强大的核力,理论家们扩展并发展了s矩阵的思想,发现某些重复它们自己的数学函数特别强大。
其他理论物理学家也加入进来,忍不住想给这个框架一个传统的时间和空间的解释,并跟随粒子的演化。在那里他们发现了一些令人惊讶的东西:为了描述这种强大的力量,它必须由微小的、振动的弦来携带。
比光子还快
这些弦似乎是强力的基本组成部分,它们的量子力学振动决定了它们在微观世界中的属性——换句话说,它们的振动让它们看起来和行动起来都像是微小的粒子。
最后,这个早期版本的弦理论,被称为重子弦理论,因为它试图解释的粒子种类,并没有达到预期的效果。这是极其困难的工作,使预测几乎不可能。它还要求存在速度超过光速的粒子,即速子。这是早期弦理论的一个主要问题,因为速子不存在,如果它们存在,就会公然违反非常成功的狭义相对论。
哦,我提到过重子弦理论需要26个维度才能在数学上讲得通吗?考虑到宇宙只有四维,这真是一个难以下咽的苦果。
最终,重子弦理论的消亡有两个原因。首先,它做出了与实验不符的预测。这是一个大大的禁忌。第二,强力的另一种理论,包括一种叫做夸克的假设粒子和一种叫做胶子的力载体,能够被折叠到量子框架中并成功地做出预测。这个新的理论,被称为量子色动力学,或QCD,今天仍然是我们关于强核力的理论。
至于弦理论,它几乎消失在背景中了。在20世纪70年代,一旦理论学家们意识到它可以描述比强力更多的东西,并且在他们找到一种方法来摆脱理论中的速子预测之后,它又会复活。这个理论仍然需要额外的维度,但是物理学家能够把这个数字降低到一个听起来更合理的10。当我们意识到这些维度可能很小,并且蜷缩在我们可以直接观察到的尺度之下时,弦理论似乎一点也不古怪。
今天,那个弦理论仍然存在,仍然试图解释强大的力——以及更多。