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弦论和平行宇宙到底什么关系?

admin
2016年9月26日 7:8 本文热度 8738

回答你的问题,我们先来说说为什么要研究弦论:因为要解决广义相对论和量子力学的矛盾,而且要了解质量这个东西是怎么来的。

广义相对论描述质量和时空的关系。爱因斯坦场方程告诉我们,质量扭曲时空,如果没有质量时空就没有扭曲。广义相对论和实验观测符合的很好,比如引力透镜,在大质量物体周围,时空弯曲,光沿着弯曲时空传播,背景天体看起来就像穿过了放大镜。
量子力学描述微观视界的规律,微观世界充满随机性,可以用机率波或者概念相似的高级玩意来描述。量子力学更是与全世界所有实验吻合,你现在每天用手机拍照,电脑上网,都是懂了量子力学才能遭出来的。量子力学有个关键的规则,不确定原理dx*dp>h/2,当你观察一个越小的空间,随机涨落就越大。那么在微观尺度,时空会充满涨落,非常躁动。这个是广义相对论无法解释的,为啥时空自己会乱波动?为神马,为神马这两个各自如此完美,如此重要的理论,要互相矛盾??

好,现在弦论就出场了(音乐,鼓,掌声)。过去我们以为原子就是最小的东西了,不能再分了。可是后来发现还有电子,原子核。后来又有了质子中子,质子中子还能分成夸克。那夸克再分成啥?为啥不同粒子质量不同?弦论认为,说不定有个更基本的东西叫“弦”,是一切物质的最基本组成单元。弦非常的小,有多小?如果一颗原子有太阳系那么大,一个弦只有一棵树那么大。这些弦可以开放象根线,可以闭合成个圈。弦可以合并,分裂。弦可以震动,不同维度不同震动模式形成了不同质量的粒子。把这些理论完整自洽的写出来就是弦论,学过的人都觉得很优美,不可能不对云云(我没学过只能听听)。有可能解释质量从哪儿来,为什么广义相对论和量子力学看起来有矛盾。神马11维啊啥的都是自然推导结果。我们已经熟悉4维,是平直的,可是那些弦论里更高的维度的形状是可以严格计算的,必须满足现在知道的基本粒子的质量大小,相互作用强度。但是,满足条件的形状的个数,从几十年前发现的几种,一直增长到现在大概接近于无数种吧。那么,我们的宇宙更高的维度到底是神马形状呢?如果这个维度刚好是其中一个形状,为神马偏偏是那个形状而不是别的呢?这已经上升到伟大的神学或者哲学的高度了,弦论物理学家已经无法自拔了,于是平行宇宙提供了一个心灵慰藉:也许有无数个平行宇宙,每一个都随机有不同形状的高维维度。到这里大家已经看到了联系1。
可是弦论还有一个关键问题是,弦太小了,看不见。这样一来就无法证伪,那弦论到底是不是物理学呢?还是数学呢?
另外一个问题:为神马有高维我们看不见呢?这时候,这些勇(丧)敢(心)机(病)智(狂)的物理学家又借助了“小”这个概念:可能这些高维太小了,就像你从1公里外看一跟高压线,它看起来就是1维的,殊不知人家还藏了2个维度,是3维的。一只蚂蚁在上面爬,是可以转圈的。
看不见谁知道它对不对呢?我也不知道。但是为了解决广义相对论和量子力学的矛盾,回答质量怎么来的,任何尝试都是值得的。

第二个要讲的问题是宇宙大爆炸。通过宇宙微波背景辐射的观测以及其他,大爆炸理论已经被广泛接受。可是为什么空间是平直的呢?为什么背景辐射是各向同性的呢,超过哈勃距离的两片天空是怎么心灵相通的呢?于是有了暴涨理论。这个暴涨理论说在宇宙还很年轻很紧密的时候,曾经在一个很短的时间内指数膨胀了很多倍(可能是从10^-35秒到10^-33秒膨胀了10^26倍),这个膨胀速率完爆光速啥的(但注意这只不过是时空膨胀速率,不是东西运动速率,完爆光速也没啥稀奇,不违反物理定律),但是到底神马东西可以造成并驱动这个膨胀,不知道。有可能是一些奇特能量的真空场造成的压力,很多弦论理论可以提供这种性质的“真空” (联系2也出现。可是物理学家们算一算想一想就发现,不管什么场提供了这个暴涨的能量,那个能量好像没有用完啊!多的能量哪去了?于是平行宇宙理论出现了,有这么多能量,说不定一爆爆出好多个平行宇宙,我们只是其中一个而已。喏,又一个无法证伪的理论。

总结一下,弦论和平行宇宙就像一对好(难)兄(难)弟,弦论提供一种暴涨理论的机制,而暴涨的多余能量又提供了平行宇宙的可能性,平行宇宙又帮助弦论不用费心去挑选一个有特别的形状的高维。但是这两个理论目前都没办法被实验证实或证伪。

该文章在 2018/3/27 18:24:33 编辑过
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