簡單就為美，愛因斯坦就推崇這種簡單美。它的質(zhì)能方程就是如此的簡單，體現(xiàn)了一種獨特的公式美。

過去，在微觀領(lǐng)域，我們認為構(gòu)成物質(zhì)最基礎(chǔ)的單位就是原子了。這就是一種簡單的美，只需要原子就能構(gòu)造整個世界。然而隨著越來越多基本粒子的發(fā)現(xiàn)，這一簡單美被破壞了。

自原子對撞機和粒子加速器問世以來，如今已發(fā)現(xiàn)數(shù)以百計的亞原子粒子，如：中微子、夸克、介子、輕子、強子、W玻色子等等。顯然對于如此繁多的亞原子粒子，我們很應(yīng)當(dāng)懷疑是否有更基礎(chǔ)的單元來構(gòu)成我們整個世界。

而如今最有可能統(tǒng)一這些繁多的基本粒子的終極理論是——弦理論。

微觀領(lǐng)域的弦

根據(jù)弦理論，我們的宇宙是由一個個振動的弦來組成，在粒子的波粒二象性方面，它更體現(xiàn)了波動的優(yōu)點。

閉合的弦一般是普朗克長度(1.6×10^-33cm)的尺度，大約是原子核的一萬億分之一。

像琴弦的不同振動模式奏響不同音樂那樣，一根基本弦的不同振動模式生成了不同的質(zhì)量和力荷。一個“基本”粒子的性質(zhì)是由它內(nèi)部的弦產(chǎn)生的精確的共振模式?jīng)Q定。

弦的振動模式的能量取決于它的振幅和波長。振幅大的和波長小的，能量較大。狹義相對論告訴我們，大能量意味著大質(zhì)量，大質(zhì)量也就是大能量。

所以，這就能讓科學(xué)家們通過一個假想的弦，然后運用數(shù)學(xué)方式自由描述其他“基本”粒子了。

吉他琴弦

弦理論的誕生，最初是來自歐洲核子研究中心維尼齊亞諾，在研究粒子內(nèi)部強核作用力時他突然發(fā)現(xiàn)，歐拉函數(shù)非常符合他研究的數(shù)據(jù)，可以用來描述強核作用力的各種性質(zhì)，但他不知道為什么？

隨后被其他科研人員發(fā)現(xiàn)背后的物理學(xué)秘密，如果用小小的一維的振動的弦來模擬基本粒子，那么它們的核相互作用就能精確地用歐拉函數(shù)來描述。

閉合的弦振動

同簡單美一樣，對稱也是一種美。物理學(xué)家們相信，既然大自然大多數(shù)方面都遵循一種對稱美，沒道理在基本粒子領(lǐng)域不遵循這種規(guī)律。他們猜測，每一種亞原子粒子都應(yīng)該有它的超對稱粒子，盡管眾多亞原子粒子的超對稱粒子至今還未被發(fā)現(xiàn)過。

但這種對稱理論，不僅統(tǒng)一了大自然的力，也統(tǒng)一了物質(zhì)的基本組成，具有最大可能的對稱性，因為這一點，它們被稱為超對稱。

同樣對于更小的弦，物理學(xué)家們也把超對稱性包含進來了，所以如今弦理論也被稱為“超弦理論”。

然而，物理學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，超對稱性（那時已成為弦理論結(jié)構(gòu)的核心元素）實際上可以通過5種不同的方式進入弦理論。這就有點不符合前面提到的簡單美了，或者說物理學(xué)們說的大統(tǒng)一。

卷曲的弦的額外維

在愛因斯坦的相對論中，我們知道空間和時間是相對的，空間和時間是對稱關(guān)系，時間也是另一種空間。所以可以用四維空間（三維空間維，一維時間維）描述我們的世界。

由于物理界諸多理論的不統(tǒng)一，有學(xué)者卡魯扎就想盡辦法通過增加一個維度，來統(tǒng)一愛因斯坦的相對論和麥克斯韋的電磁理論，并提出宇宙的空間結(jié)構(gòu)可能不只有我們尋常感覺的三維。

類似的，滿足終極理論——弦理論需要9維空間和一個時間維，其中另外6維空間（卡拉比-丘成桐空間）像吸管一樣卷縮在一起，所以我們看不到。所以，也許有些讀者聽別人說過，我們的宇宙有可能是10維空間。

卷曲的吸管

?然而，有5種方式描述超弦理論，這5種方式不可能都是對的，所以物理學(xué)家愛德華·威滕提出了更進一步的理論——M理論。

該理論又增加了一個維度，認為上述5種超弦理論都是對的，只不過是11維空間的一個特殊解。

對此，我們也可以持懷疑態(tài)度，畢竟弦理論目前也只能在數(shù)學(xué)上進行論證。但物理學(xué)家們靠弦的振動描述整個宇宙，真的很有創(chuàng)意。有人可能會問，還有比弦更小的物質(zhì)嗎？小編個人認為是沒有的，畢竟弦是融合物質(zhì)和能量的臨界線。假如真的還有更小的物質(zhì)的話，像俄羅斯套娃一樣，那也不錯，那代表我們對宇宙的認識也更加深了一步。

對此你有什么看法呢？歡迎留言討論。