解读神秘的弦理论,宇宙最基本的单元是粒子还是波?

宇宙时空探索 2024-11-14 15:52:07

在1984年的科学史册上,格林和施瓦兹的著作犹如一道耀眼的闪电,照亮了物理学界的深邃星空。他们提出的弦理论,如同宇宙的交响乐谱,对超微观宇宙的神秘乐章进行了全新的诠释,使之与爱因斯坦的相对论和量子力学达到了和谐的共鸣。弦理论的演进并非坦途,而是经历了两场学者们所称的“超弦革命”,才逐渐完善。

首次革命在1984至1986年之间上演,全球的物理精英纷纷投入弦理论的研究,发表了超过一千篇的学术文章。弦理论被喻为当地最卓越的理论之一,然而,随之而来的也是无尽的疑问与低谷。

然而在1995年,一场划时代的演讲在南加州的物理学会议室中发生。物理学家惠藤提出了新的研究路径,给超弦理论带来了突破性的进展,被誉为“第二次超弦革命”。

弦理论的基石建立在以下几个基本观念之上:

首先,宇宙的基本单元并非传统观念中的点粒子,而是类似橡皮筋般,在不同频率上下摆动的细丝。众多的粒子类型,只是这根细丝在不同振动模式下的表现。

其次,宇宙间所有的物质和力量皆源于这股振动之弦,弦的存在极其微小,平均尺寸约为普朗克长度,大约是原子核尺度的一亿亿分之一(小数点后跟19个零)。

再者,这根弦构成了宇宙万物的基础,是真正的“宇宙原子”,若深入到更微小的层面,其意义便变得模糊。

弦的振动强度与粒子的质量息息相关,正如拨动琴弦时所见,用力越大,振动越剧烈,粒子的质量也越大;轻拨琴弦,振动柔和,粒子质量亦小。而根据爱因斯坦的质能等价原理,能量与质量如一枚硬币的两面,是同一事物的不同表现:能量大则质量大,反之亦然。

依照弦理论,每一种基本粒子所展现出的性质皆源自内部弦的不同振动模式。每种基本粒子由一根弦构成,而所有弦本质上完全相同。不同的基本粒子,实际上是在同一弦上演奏的不同“音符”。由无穷无尽这样的弦所组成的宇宙,宛如一场宏伟的交响乐。

量子理论中,每个粒子也表现出波的特性,即波粒二象性。如今我们明了,粒子的波动性,即源于弦的振动。

此外,物理学家发现弦的振动模式与粒子的引力作用之间有直接联系。同样,弦振动模式与其他种类力的性质间也存在联系,一根弦携带的电磁力、弱力和强力,皆由其振动模式所决定。

在宇宙中,各种类型的力将基本粒子凝聚成形形色色的物质,并构建了宇宙的秩序。这些力最终可以归纳为四种基本力:引力、电磁力、强力和弱力。

四种力的来源、强度以及作用范围存在显著差异。以电磁力强度为单位,强力约是其百倍,弱力则小十倍,而引力在微观世界中几乎可忽略不计。从作用范围来看,引力遍及宇宙,电磁力理论上可至无限远,但实际物体因正负电荷抵消而呈电中性,强力和弱力的作用范围极为有限,仅在粒子尺度间起作用。

这四种力,无论强弱,无论性质,共同塑造了我们的宇宙。

自138亿年前的宇宙大爆炸起,我们的宇宙无时无刻不在变化,而那些控制这一切的物理定律,则被认为是恒定不变的,即使它们确实在演变,也应极为缓慢。物理学家将这种物理定律不随时间与空间变化的特性称为自然的对称性。正如引力、电磁力、强力和弱力在不同尺度上都应遵循相同的规律。

基本粒子如电子,可以像地球绕太阳一样绕原子核旋转。但电子并未表现出与地球自转类似的规律。100年前,安培证明了磁性源自电荷的运动。后来物理学家证明了电子既像地球公转,也像地球自转,并且这种特性不仅存在于电子,其他三族物质粒子亦然。这意味着,在宏观与微观世界中,我们观察到的规律是一致的。

弦理论的视角下,自旋与质量和力荷一样,都与弦的振动模式相关。所有弦振动模式中,一种无质量的2-自旋,正是引力的独特标记。引力子的出现,便伴随着引力。这也证实了弦具有引力的特性。

1973年,物理学家韦斯和朱米诺发现了超对称性,这是从弦理论中涌现出的新对称性,并可用于基于点粒子的量子场论。这是一项重大发现,将超对称性引入点粒子的量子场论框架中。随着80年代中期超弦理论的复兴,超对称性又一次在理论探索的背景下显现。超对称性的引入,解决了包括费米子振动模式在内的问题,实现了引力的量子化,并与弦理论融合,实现了四种基本力在弦理论中的统一。

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评论列表
  • 2024-11-16 10:47

    ❌解释自然因果是骗术,静电斥力发射是能源之源!!! ………因果是主观思维,没有自然因果(律),前因后果(以知识为因推理论证目的果),是(数学)演绎推理,必须从公理/真理出发,才有意义。🍎牛顿以观察归纳认知自然,定义自然哲学公理作为数学原理/演绎思维因。🍎苏格拉底说,真理是唯一的,因果关系无穷多。只有思维因,没有现象因,现象复杂普遍联系因素无穷多。没有从归纳真理/公理(不变现象)出发,瞎编因果都是骗术。空间弯曲就是一个著名的因果解释自然骗术。………所谓释放核能的原因,光电效应因果,干涉现象因果,双缝干涉延迟实验因果,轨道跃迁因果,宏观微观不同因果,高速低速差异因果,不确定性原理因果解释,祸害了强大微观电磁的深入研究。具有宏观不确定性的电磁力,是万有引力的10^36倍以上,物质本质(带电质量体)的静电斥力发射是可利用能源(光子动能/核能化石能太阳能等)的源头(电斥力发射光子/热量)!!!………现象解释都只是辩证法过程,观测归纳//辩证法//需要同时满足牛顿的三个归纳条件,必要性充分性真实性,这是得到真理(思维演绎因)的唯一方法。………归纳现象发现真理是科学,因果解释现象是有害骗术!

  • 2024-11-16 10:46

    ❌波与场❌都是数学当物理,捉影弄鬼的把戏:::波只是一种粒子宏观时空分布不均匀,水波/声波/沙丘波到处都有,都是质量运动罢了。🍎居然有波粒二象性?以干涉衍射现象否定光是粒子,又去解释粒子干涉衍射,不是笑话是什么?更荒唐在于二象性祸害了认知自然的核心根基//同与不同的确定性。 🍎场是数学虚幻::由源完全确定,不可观测(源力不是场力,源能量不是场能量),物质的场到处飞吗?飞的方向如何确定?………地球场给你引力,你给地球场引力?这也是笑话!!!场的速度是光速,地球速度显然不同,地球场跑了吗???~~~场与波都是捕风捉影的把戏,意义极小,破坏巨大。………伟大的赫兹证明电磁波的实验,激励源都是电火花,感应接受也是电火花,显然是光子动能传播与光电效应,用了电磁波来解释而已。电磁波理论(1865尚未发现电子)只是基于宏观电磁观测的有用的数学方法,牛顿的质量与力才是宏观微观物质世界的唯一根本。带电是物质本质属性,不需要也不可能由变化磁场产生,磁力对电磁粒子做功影响了正负电荷分布而已。❌两朵乌云包括光电效应当然都是电磁理论的谬误,骗子借机祸害经典力学体系何其疯狂?

  • 2024-11-16 10:45

    ❌质能方程是一个鬼把戏!!!能量的具体内涵是动能和势能,是物理公理规定的物理概念。物质质量是其不变的本质,能量是物质相互作用和运动变化的度量,是变化现象。数学都是基于公理的演绎,超越公理的理解当然是虚幻。动能和势能,都是相对的,由相对速度相互作用力决定(质量不变),是质量体之间相互作用的度量,是物质变化现象,不是物质的本质,咋能与单体质量等效???场无质量居然有能量?………能量,力,场,波,都是物质相互作用相对运动的复杂现象,不是物质,也不是物质本质。号称物质是波/波是物质,都是搞骗。电和质量是一切物质的固有本质,物质不灭,电荷守恒。质能等效是脱离基本公理的数学虚幻,欺师灭祖蔑视自然,祸害基本概念和认知方法。———有人知道悖论斯坦的狗屁能量内涵是啥吗???………有趣的是木星象太阳一样自发光,它们的大气也相似。木星是裂变发光还是聚变发光??木星大气中的氦和氢有没有可能是裂变反应释放的???

  • 2024-11-16 10:46

    ❌❌悖论斯坦//悖论潘多拉,背叛数学由公理演绎证明特称命题的传统,号称证明全称命题公设公理。以光速不变假说祸害相对速度公理,数学冒充物理,祸害绝对时空,祸害能量质量引力等物理基本概念和认知方法,以二象性祸害自然科学认知的核心根基——同与不同的确定性,瞎编自然因果(律),以创造假说冒充祸害公设形而上学。后谎言掩盖解释前谎言搞了一辈子,祸害数学,祸害物理,祸害哲学,祸害绝对真理,终身搞骗,祸害极大极深极广,100多年了,还在鼓吹骗子,居然成了一门生意?………一个恶贯灵魂的彻底的人类公敌!!!狗屎都有用,欺骗有啥用?观测归纳认知自然,从来如此,只能如此。迷信跪拜蔑视自然欺师灭祖的悖论斯坦,瞎搞科幻假说,人类将无法逃脱第六次地球生物大灭绝。———假说科幻骗子招摇过市,人人都沉默?科学还有希望吗???

  • 2024-11-16 10:46

    ❌数学冒充物理是骗术:::数学是语言推理表达功能的一个特例,是应用广泛的思维推理/演绎工具,不是科学基础学科,是典型的应用基础学科。(广义)物理观测发现新现象,归纳新公理,才是真的基础。……物理学观测自然,物理辩证法归纳公理概念符号文字(唯物主义形而上学),发现了物理公理1+1=2等等,创造了数学。当然,物理/自然哲学是数学的源头,也是形而上学的源头。🍎牛顿定义自然哲学公理作为数学原理//思维演绎因。认知自然依靠观测归纳,从来如此只能如此。数学推理不能观测发现未知,只能应用已有公理。为名利鼓吹数学,数学号称物理(鼓吹2维蚂蚁10维爸爸),虚幻无边,这就是欺师灭祖&蔑视自然!!用一支笔一张纸摇脑袋来认知自然?当然是蔑视不信任自然。跟悖论潘多拉/悖论斯坦是一样的。祸害物理、哲学也祸害了数学,祸害科学祸害子孙祸害国家,都是名利之徒!!!悖论斯坦………一个用数学号称物理,蔑视自然祸害人类的名利骗子,他居然成了科学的时髦???

宇宙时空探索

简介:用通俗的语言诠释科学