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弦理论的格局有多大?一口的读懂弦理论背后的故事

理论和实验,是人类科学在发展过程中离不开的两个关键,通常都是现有详细的理论体系来支撑,随后再用实验来证明理论的真实性,但是随着科学的不断发展,人类对宇宙的研究越来越深入,陷入了一个比较尴尬的境地,有些时候科学家对一些现象做出了推测,却无法用实验来证明这些理论的真实性。

比如科学家判断宇宙中存在“黑洞”,也有许许多多的证据表白黑洞是真实存在的,但是因为黑洞引力捕捉光线导致光线无法逃脱的特点,人类无法直接获得黑洞的照片,也无法详细的观察黑洞的变化。霍金针对黑洞提出的“霍金辐射”就无法被证实,只能停留在理论阶段。

因为宏观宇宙无限大的特点,导致人类无法更好的观察和研究,因此“理论物理学”应运而生,用理论来研究宇宙中的未知事物,例如“未知的结构”,“物体间的相互作用”等等,“量子力学”“宇宙学”“统计物理”都属于理论物理的范畴,虽然理论物理的知识和传统物理不一样,无法直观的看到或证实,但是它们在人类探索宇宙的过程中,起到了至关重要的作用。

而在理论物理学中,有微观的量子力学和浩瀚的宇宙学,但是野心最大也最被科学家看好的其实是“弦理论”,也是我们今天要探讨的主题——大一统学说弦理论。

这个理论试图解释宇宙本质,完成爱因斯坦都无法解决的难题,那就是统一相对论和量子力学,填补现代物理学的漏洞。现在量子力学和弦理论自相矛盾,并且在上个世纪诸多伟大的物理学家去世后,物理学至今没有重大的突破。

种种原因,让科学家开始着急,并且试图寻找到一个合理的理论来解释宇宙本身,并且统一物理学,创造出一个“完美理论”。先不说这个想法的对错,这样的精神就值得我们认可,科学本身就是一个不断探索过程,历史上有很多科学家都认为,自己的理论就是绝对正确的,可惜随着时间推移,大多数理论都被推翻。

或许在未来,走出可观测宇宙范围后,人类会看到完全不一样的世界,再次颠覆我们对宇宙的理解,那么弦理论中宇宙的本质是什么呢?为什么会有这么多科学家看好呢?

我们经常提到的弦理论,其实是已经被修改过的“超弦理论”,最早的弦理论应该被称为“玻色弦理论”。在这个理论体系下加入了超对称性后就成为了我们经常谈到的“超弦理论”,而在超弦理论的研究中,科学家发现用各种不同的方式都可以进入弦理论的公式中,这让弦理论的相关研究一度进入了停滞的状态。

直到1990年,爱德华提出了11维度的弦理论模型,M理论诞生,当弦理论再次完整,同时也让更多的科学家开始关注这个具有大一统潜力的理论,目前量子力学解释了除了引力之外的三种作用力,而弦理论的多维空间理论,在未来或许可以解决量子引力问题,统一宇宙中的四种基本力。

在弦理论中,我们所处这片三维时空其实是一层“膜”,这也解释了科学家的平坦宇宙理论,不同维度之间,像是一层层的泡泡,相互包裹交融,我们的宇宙是其中的一层膜,这也导致了我们可以知道时间维存在,却无法改变和感受。四维时空中,可以被感知的维度或许就是时间,在其他更多的维度中,也可能存在更多无法解释的谜题。

可惜的是,发展到今天“弦理论”的热度已经过去了,虽然它有着大一统的潜力,同时也存在不少的确定,首先就是“大一统”的理论真的存在吗?科学家认为,或许人类永远无法发现一个真正完美,可以解释一切的理论。

弦理论能否解决宇宙大爆炸,黑洞等等宇宙难题仍然是一个疑问,就算成功解决这些难题,那么在宇宙之外的其他维度应该如何探索?完全没有头绪,只能感叹,站在地球上试图去解释宇宙的本质,无疑是痴人说梦。

人类和地球上所有的生物,都是为了适应地球环境而进化的,但是在宇宙中人类百年的寿命是短暂的,或许只有无数年后,人类走出地球进入太空,获得漫长的寿命,探索无数浩瀚的星空后,才有资格去破解宇宙的秘密。

你认为弦理论可以成功解释宇宙本质吗?欢迎在下方留言,也可以关注我,一起探索神秘的量子世界。

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