弦理論第一次定義了宇宙中最基本的結(jié)構(gòu)-弦,有開(kāi)口的弦,也有閉合的弦這些弦經(jīng)過(guò)不間斷的震蕩就構(gòu)成了物質(zhì)的基本粒子,基本粒子繼續(xù)構(gòu)成原子,原子再通過(guò)化學(xué)反應(yīng)形成了分子,從而構(gòu)成了我們的大千世界。
即使是我們的身體也是由無(wú)數(shù)條弦組成的,只是這些弦太小了,人類已知的科學(xué)手段根本無(wú)法發(fā)現(xiàn)它們,但是科學(xué)家們猜測(cè),在一個(gè)極度微小空間的截面上,這些弦會(huì)整齊地排列在一起,因?yàn)樗鼈兪沁\(yùn)動(dòng)的,每個(gè)弦的振動(dòng)方式又不一樣,所以它們走過(guò)的路徑也有很多不同的表現(xiàn)。
在弦理論出現(xiàn)之前,根本沒(méi)有人能夠想到我們世界的最底層居然長(zhǎng)成了這個(gè)樣子,這是多么讓人驚嘆的一種科學(xué)推想,但是物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家們很快就遇到了難題,在三維的空間里,方程的解產(chǎn)生了一種比光還要快的物質(zhì),稱為快子,因?yàn)橛钪胬锔緵](méi)有比光更快的物質(zhì),所以這顯然是毫無(wú)意義的,也就是說(shuō)弦理論并沒(méi)有一個(gè)堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)支撐。
就在人們手足無(wú)措的時(shí)候,有人突然想到,在60年前不是有一個(gè)名不見(jiàn)經(jīng)傳的德國(guó)學(xué)者叫卡魯扎嗎?卡魯扎說(shuō)過(guò)一句名言,把維度提高問(wèn)題就解決了,繞了一圈兒人們又回到了維度的老思路上。
時(shí)間來(lái)到了1970年代的末期,物理學(xué)家克勞德洛夫萊斯決定用逐步提高時(shí)空維度的辦法,來(lái)自洽弦理論,他把維度從三維、四維、五維一直提高到26維的時(shí)候,他突然發(fā)現(xiàn)在方程里快子消失了,他對(duì)這樣的結(jié)果也感到萬(wàn)分的驚訝,物理學(xué)家們順著這個(gè)思路進(jìn)行了大量的計(jì)算,最終人們發(fā)現(xiàn)有一種描述整數(shù)和半整數(shù)自旋的超弦。
超弦可以存在在10維的空間里,而且是完全自洽的,這個(gè)方程的結(jié)果非常優(yōu)美,所以人們開(kāi)始稱這種特殊的弦理論為超弦理論,但是很快問(wèn)題又來(lái)了,前面講過(guò),單單提高到四維都變得極為的怪異,因?yàn)樵谟钪嬷形覀兏居^測(cè)不到,那又何來(lái)來(lái)的10維空間呢?10維的世界在哪兒呢?
時(shí)間進(jìn)入到1995年的春天,著名的物理學(xué)家愛(ài)德華威騰在南加州大學(xué)做了一場(chǎng)弦理論的報(bào)告,他首次將5種不同的超弦理論結(jié)合在一起,他的報(bào)告震驚了物理界,被人們稱為超弦理論的二次革命,這個(gè)叫愛(ài)德華威騰的人重新定義了我們的世界。在距今138.2億年前宇宙大爆炸,原始的宇宙是一個(gè)10維的宇宙,由于10維宇宙的對(duì)稱結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,在爆炸后的10^(-43)秒之后,分解為一個(gè)四維的宇宙和一個(gè)六維的宇宙。
所謂四維宇宙就是我們宏觀世界的宇宙,是指三維空間加上了一個(gè)時(shí)間的維度,所以如果單從數(shù)學(xué)上表示其實(shí)是三維宇宙,而六維宇宙則不斷地坍塌,一直縮小到10^(-32)米大小,小到人類根本觀測(cè)不到,但是宏觀宇宙與微觀宇宙一直都是在一起的,那些構(gòu)成了基本粒子的弦也許同時(shí)構(gòu)成了六維的宇宙,六維宇宙到底長(zhǎng)成什么樣子呢?這就又需要數(shù)學(xué)家來(lái)構(gòu)建了。
1977年著名的華裔數(shù)學(xué)家丘成桐獨(dú)立創(chuàng)建了一個(gè)卡拉比-丘流形,物理學(xué)家們認(rèn)為這個(gè)三維的卡拉比-丘流形正是六維宇宙在三維世界的投影。愛(ài)德華威騰將統(tǒng)一的超弦理論稱為M理論,從數(shù)學(xué)上看超弦理論真正統(tǒng)一了20世紀(jì)兩個(gè)最偉大的理論,量子理論和廣義相對(duì)論,這是人類歷史上出現(xiàn)的第一個(gè)大統(tǒng)一理論。
雖然超弦理論只是一種理論,但是它帶給人們的思考卻是震撼的,科學(xué)家們推測(cè),高維宇宙生命的智慧很可能比人類高得多,就像電影《星際穿越》中表現(xiàn)的那樣,高維生命不但可以創(chuàng)造黑洞作為連接空間的橋梁,也能操縱時(shí)間讓過(guò)去感知到未來(lái)。
這些微小的高維生命會(huì)嘗試著去操控宏觀宇宙嗎?既然高維宇宙與宏觀宇宙一樣都是由弦構(gòu)成的,當(dāng)所有的弦產(chǎn)生共振的時(shí)候,宇宙會(huì)再次合體變成10維的嗎?那里到底是宇宙的起點(diǎn)還是宇宙的終點(diǎn)?是盛大歷史的開(kāi)始,還是黑暗時(shí)代的降臨呢?
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