什么是弦理论?我怎样才能对弦理论有一个清晰的概念呢?

时间:2022-08-16 11:31:00   作者:
假设你想了解水的所有相(固体、液体和气体)。你做了一堆实验得出一套规则来描述冰的性质,一套不同的规则来描述液态水,还有另一套完全不同的规则来描述蒸汽。

这三套不同的规则可能非常准确地描述了所有三个阶段,但它甚至没有意义,试图把冰的规则应用到蒸汽(例如:你不能谈论蒸汽的硬度如何随着你改变温度的变化。同样,讨论蒸汽的表面张力也没有多大意义)。显然,您需要三套规则,因为它们是不相容的。

什么是弦理论?我怎样才能对弦理论有一个清晰的概念呢?

现在你偶然发现了分子理论。你知道冰、液态水和蒸汽都是由完全相同的物质组成的。你知道所有形式的水其实就是水分子通过电磁力相互作用。你会学到这些分子的各种性质,比如它们的平均能量如何随着物质温度的变化而变化。你们会学到分子碰撞如何影响热能的传播,你们会学到在一定温度下,这些分子的六边形排列如何在能量上变得有利,等等。

最终,你会意识到,当你为水的三个阶段建立三套规则时,你建立的所有属性都可以通过你为分子建立的一套新规则恢复。你可以通过确切地知道分子的行为来了解气体、液态水和冰的所有性质。事实上,你甚至可以解释关于水的新事物,你的旧规则没有解决的问题,比如相变是如何发生的。你现在不需要不同的规则集,因为你现在有一个单一的更基本的规则集来描述水的所有形式。

这就是弦理论为所有物理学所做的。弦理论声称,我们几个世纪以来发展出的所有独立的物理定律在理论上都可以由一套简单的定律恢复,这套定律描述了组成所有物质的实体:弦。量子力学、热力学、相对论、电磁学、粒子物理学,都是用不同的方式运用同一理论的结果。由于弦理论旨在解释作为一种相互作用的所有物质的行为,弦理论被称为万物理论。就像之前提到的分子理论一样,弦理论甚至预测了我们旧的物理定律无法预测的新事物。我们希望在未来测试这些新的预测。

请记住,即使弦理论被证明是正确的,在许多情况下,使用所有的旧物理学会更方便。然而,关键是,我们要知道,这些不同的定律实际上只是在不同情况下所有物质真实本质的有用近似和简化。

其他人在解释弦到底是什么方面做得很好,但我想,通过给你们一个关于弦理论在物理领域到底想做什么的大致概念来帮助你们。
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