【世界科学之最】大一统理论

来源：百度文库编辑：神马文学网时间：2024/04/19 17:03:52

莉萨·兰达尔（哈佛大学物理学教授）：
宇宙是怎么运作的？对它的研究将是终极挑战。
爱因斯坦的广义相对论具有里程碑意义。但是，尽管它所有的预言都很成功，广义相对论并不是关于万有引力的最终理论。这一理论在我们试图推广到10—35米距离间的万有引力时不再适用。如果我们打算了解诸如大爆炸的起源或者黑洞内部的情况，我们就必须在这样的距离尺度内进行探测，这时必须有新的理论才能胜任。
在各种尺度条件下理解万有引力并使之与量子力学协调一致并不是粒子物理学面临的唯一挑战。我们的粒子物理学理论仍然不能解释关于粒子和力的一些重要问题，诸如为什么我们确定存在那些特别的基本粒子？它们的质量是如何起源的？物理学家很清楚我们远没有完成大一统理论。然而，许多物理学家对此表示乐观。他们乐观的一个原因是弦论。
根据弦论，隐藏在所有物质背后的最基本的不可分割的物质是弦：振荡的一维能量环或片断。与小提琴的琴弦不同，这种弦不是由原子构成的，当然最终也就不可能是由电子和夸克构成的。事实恰恰相反，弦论最激进的假设在于：所有的粒子都起源于潜藏在其背后的弦的振荡，正是振荡的特点决定了粒子的性质，诸如粒子的质量和电荷。
这些弦能够令人信服地在3维4维或者更多维的空间移动。但是计算表明正确的维数，包括时间在内，是10维或者11维，这取决于你所使用的弦论的公式。这一暗含在“大一统理论”中的非凡观念告诉我们，空间的维数远非我们所见的这些。而且，根据弦论，多维中可以包含“膜”，在多维世界中，粒子和力被限制在这些膜中。
尽管它的公式十分迷人，弦论仍面临许多问题。现实世界可由弦论的许多模式导出，每一个模式都包含不同的力、不同的维数以及不同的粒子组合。迄今我们仍没有办法知道弦论能否正确预言对我们而言可见的空间维数、粒子、力或者宇宙中能量的数量。
要解决弦论的问题看起来需要改变迄今所使用的基本方法———这超越了目前物理学家和数学家已发展出来的方法。此外，这一理论在能量方面的定义远远高于我们最大的粒子加速器所能达到的能量，因此，对这一理论的检验将异常困难，需要新的方法与弦论相衔接。
只有通过时间的检验我们才能知道我们今天通向大一统理论的途径是否正确。但是关于黑洞和力的正确计算强烈地暗示，我们也许处于正确的轨道上。

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