超炫理论
超弦、m理论简介
超弦、m理论简介超弦理论，也被称作M理论，是物理学家和数学家们前所未有的一个宇宙模型，它可提供一种新的解释来解释宇宙的本质和行为。
M 理论的基本思想是：宇宙的扩张是由某种可以保持它的形状及大小的弦（线）在不断地变化和改变其形状造成的，这种变化也加速了宇宙的扩展。
在许多物理学家看来，M理论提供了新的和更有力的解释来阐明宇宙的本质和历史。
它可以解释宇宙形成和扩张的起源，并且更为精确地描述宇宙中大规模结构的形成。
它还提出了一种新的宇宙模型，即多维宇宙，可以解释宇宙中的许多谜团，如黑洞的存在和物质的衰减。
超弦理论的基本构成可以分为三个部分：弦论（String Theory）、M论（M-theory）和修正的超弦理论（Modified String Theory）。
弦论是一种超小的角度，它关注宇宙中基本的粒子，如弦粒子和能量学粒子，它们构成了宇宙的基本结构和行为。
M论是弦论的一种扩展，它关注宇宙中未知的维度和更高维度的空间。
超弦理论则是一种比较宏观的角度，它关注宇宙的整体演化，以及宇宙中的大尺度结构。
M理论的本质是一个复杂的理论，它将多维宇宙的概念与宇宙的时空间结构、能量结构、弦理论结构及其他理论结构联系起来，以提供一个多维宇宙模型，以此来解释宇宙中不同景观的变化。
超弦理论曾经受到很多质疑，一些人认为它是一种“过时”的理论，但这种观点并不完全正确。
它拥有不断发展的力量，不断地改进和调整，以满足宇宙中不断变化的景观，同时尝试去解释宇宙历史和本质上的现象。
超弦理论的理论和实验观察已经持续发展了几十年，其发展趋势也逐渐被肯定和接受。
从宏观上来看，超弦理论的核心思想是宇宙的扩张是由某种弦及它变化的结构造成的。
同时，经过不断发展，超弦理论也可以较为精确地描述宇宙形成和演化的过程，以及它如何影响宇宙中未知的结构和现象。
因此，超弦理论有望能够逐渐为我们更深入地了解宇宙提供一个真实可靠的解释。
粒子物理学中超弦理论及其应用前景
粒子物理学中超弦理论及其应用前景超弦理论是一种旨在解释宇宙最基本构成及其相互作用的理论框架。
它基于假设，认为一切物质都可以看作是微小振动的弦，而不再是传统粒子理论中的点状粒子。
这一理论不仅在粒子物理学领域引起了广泛关注，还具有巨大的应用前景。
超弦理论的基本概念是，物质的基本结构并不是无限小的点，而是细小的弦。
这些弦可以振动，并且它们以不同的振动模式产生不同的粒子。
超弦理论的独特之处在于，它可以统一描述引力和其他基本相互作用，包括强力、弱力和电磁力。
在粒子物理学中，超弦理论的出现填补了标准模型的一些空白，解决了一些标准模型无法解释的问题。
例如，超弦理论可以解释黑洞的信息丢失问题，以及宇宙起源和演化的一些谜题。
此外，超弦理论还预测了一些新的粒子，如超对称粒子和额外的空间维度。
超弦理论的应用前景非常广泛。
首先，超弦理论可以帮助我们理解宇宙的起源和演化。
通过研究早期宇宙膨胀的过程，超弦理论可以解释宇宙的膨胀速度、暗物质和暗能量的存在，以及宇宙背景辐射的性质等。
其次，超弦理论对于高能物理实验也具有重要意义。
虽然目前无法直接验证超弦理论的预测，但部分超弦理论的特征可以通过在高能粒子加速器中进行实验来观察。
例如，某些超对称粒子的存在可以通过粒子对撞实验来验证，并对标准模型的修正提供线索。
此外，超弦理论还为量子引力领域的研究提供了新的视角。
传统的引力理论与量子力学不相容，而超弦理论试图通过量子化引力来统一这两个领域。
虽然目前这一领域还面临许多困难和挑战，但超弦理论提供了一种有希望的解决方案，并为量子引力研究的发展指明了方向。
最后，超弦理论还对技术和工程领域有着广泛的应用前景。
基于超弦理论的新型材料和技术可以在太阳能电池、传感器、量子计算等领域产生重大影响。
此外，超弦理论还启发了一些科幻作品和影视作品的创作，丰富了人类的想象力。
尽管超弦理论在科学界引起了广泛关注和研究，仍然有许多问题有待解决。
例如，目前无法直接观测到超弦或验证超弦理论的预测，这是一个重要的挑战。
超弦理论简介
超弦理论超弦理论是20世纪80年代发展起来的一种理论，它试图将量子力学和引力统一起来。
传统的量子力学和引力理论存在矛盾，这是因为它们是基于不同的假设和数学框架建立起来的。
量子力学是研究极小尺度物体的理论，而引力理论是研究质量相互作用的理论。
这两个理论之间的矛盾导致了我们对于宇宙的整体运作仍存在许多未解之谜。
超弦理论通过假设宇宙是由超弦组成的，试图将量子力学和引力统一起来。
超弦理论认为，所有的物质都是由极小的超弦振动形成的，不同的超弦振动模式会对应不同的粒子，比如电子、光子、夸克等。
这个理论背后的基本思想是，物质不是由点、线和面这样的最基本粒子组成的，而是由超弦这种更基本的对象组成的。
超弦理论涉及到很多高深的数学概念，其中一个最重要的概念是维度。
我们通常所熟悉的三维空间可以用三个坐标轴来描述，而在超弦理论中，我们必须考虑更多的维度。
具体来说，超弦理论要求我们考虑10个或11个维度的空间，其中一些维度是紧缩的，这意味着它们卷曲成一个非常小的环，而我们通常只能观察到其他的几个维度超弦理论看起来是一种非常有前途的理论，它提供了对宇宙和自然界的更深入理解，可以解释一些目前传统理论无法解释的现象，比如黑洞和宇宙学中的问题。
然而，目前还没有直接的实验观测支持超弦理论的正确性。
因为要观测到超弦振动需要非常高的能量，远超目前人类科技水平的范围。
此外，还有一些争议关于超弦理论中的一些假设，比如紧缩维度的存在以及为什么我们无法观测到超弦振动等问题。
超弦理论是一种非常复杂和困难的理论，但它对于我们理解宇宙和自然界有着重要的意义。
虽然目前我们还没有实验观测支持超弦理论的正确性，但是这并不意味着超弦理论是不正确的。
我们需要更多的研究和实验来验证或推翻这个理论。
除了超弦理论，现代科学领域还有许多其他复杂和困难的理论。
比如，量子场论和宇宙学中的暗物质和暗能量问题等。
这些理论都要求我们深入研究数学和物理学，以便更好地理解宇宙和自然界。
超弦理论 超弦理论
超弦理论科学家猜想：物质是由像“弦”状的基本粒子所构成，都是很小很小的弦的闭合圈（称为闭合弦或闭弦），闭弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子。
尽管弦论中的弦尺度非常小,但操控它们性质的基本原理预言,存在着几种尺度较大的薄膜状物体,后者被简称为"膜".直观的说,我们所处的宇宙空间也许就是九维空间中的三维膜.弦论是现在最有希望将自然界的基本粒子和四种相互作用力统一起来的理论。
超弦理论- 超弦理论10维时空超对称性和 2维弦空间超对称性的弦理论。
该理论是1981年由M.B.格林和J.H.许瓦兹提出的。
根据超弦理论，引力子、规范玻色子、夸克和轻子等（见强子结构），都是弦在弦空间中振动的不同模式。
弦分闭弦和开弦两种，闭弦零质量模式构成超引力多重态，包含引力子、引力微子等；开弦零质量模式构成超杨-密耳斯多重态，包括规范场和规范费密子。
此外,弦还有无穷多高激发态模式。
弦的断裂或连接表示弦之间的相互作用。
当弦的张力趋向无穷大时，弦理论过渡到通常的点粒子理论。
超弦理论分为三种类型：Ⅰ型，由开弦和非定向闭弦构成，其低能极限等价于N=1的10维超引力和超杨-密耳斯理论,规范群为SO(N)和USP(N);Ⅱ型,仅由定向闭弦构成，不能描述规范相互作用,低能极限等价于N=2的10维超引力理论；Ⅲ型是1985年由D.J.格罗斯等人提出的杂交弦，由26维空间玻色弦和10维空间费密弦“杂交”而成,虽然它仅包含定向闭弦,但由于在环面上紧致化及孤立子的存在,可以描述规范相互作用,规范群为E8×E8或Spin(32)/Z，其中Spin(32)为SO(32)的覆盖群，其低能极限与Ⅰ型超弦相2同。
格林和许瓦兹于1984年证明：精确到一圈图，如果规范群为SO(32)，Ⅰ型超弦理论无反常且有限（此结论对杂交弦亦正确）。
因而超弦理论有可能成为一种把引力相互作用、弱相互作用、电磁相互作用、强相互作用统一起来的理论形式，因此它已成为1984～1985年粒子物理学理论最活跃的研究方向。
超弦理论简介与展望
超弦理论简介与展望超弦理论是近年来物理学领域非常热门的一个研究方向，它是一种试图统一所有基本粒子和力的理论。
本文将简要介绍超弦理论的基本概念，并展望其未来可能的研究方向。
什么是超弦理论？超弦理论是指将基本粒子看作是由维度极小的弦所组成的理论。
在传统的粒子物理学中，我们认为基本粒子是点状的，而超弦理论则将粒子看作是振动的弦。
这种新的理论框架可以更全面地解释自然界中的现象，并试图统一量子力学和引力理论。
超弦理论的突破之处传统的物理理论在解释基本粒子间相互作用时面临困境，无法在同一框架中统一解释各种力的作用。
然而，超弦理论的出现打破了这个局限，试图将所有力结合到一个理论中。
这意味着我们可能有机会找到宇宙存在的更深层次的规律，从而揭示出整个宇宙的奥秘。
超弦理论的研究进展自超弦理论提出以来，已经取得了许多重要的研究成果。
一方面，通过利用超弦理论来研究黑洞和宇宙起源等宇宙学问题，我们对宇宙的演化和结构有了更深入的理解。
另一方面，研究者还通过超弦理论解释了量子奇点的几何结构和存在。
这些成果为我们对宇宙的了解提供了新的思路和方法。
超弦理论的展望虽然超弦理论在解决一些重要问题上取得了重大突破，但仍然存在一些挑战和未解之谜。
超弦理论需要更具体的数学实现，以便能够与实验进行验证。
我们还需要深入研究超弦理论中的物理规律，以揭示宇宙的本质。
超弦理论与其他分支的物理学如量子场论、引力理论等的关系也需要更加深入地探究。
未来，我们可以期待更多的研究者加入到对超弦理论的探索中，为我们解决当前物理学中的一些难题提供新的思路和方法。
通过不断地扩展我们对超弦理论的认识，我们或许能够揭示出宇宙的基本规律和运行机制。
超弦理论作为现代物理学的一个重要研究方向，正试图揭示宇宙奥秘的面纱。
通过将基本粒子看作是振动的弦，超弦理论力图统一所有力，并解释宇宙中的一些重要现象。
虽然超弦理论仍然面临挑战和未解之谜，但我们对其潜力充满期待。
相信未来的研究将进一步推动我们对超弦理论的认识和应用。
物理中的超弦理论简介
物理中的超弦理论简介超弦理论是当今物理学中最具前沿性和挑战性的理论之一，它试图统一引力理论和量子力学，是一种试图描述自然界基本粒子和力的理论。
超弦理论认为，宇宙中的一切都是由微小的弦构成的，这些弦的振动模式决定了物质的性质和相互作用。
本文将对超弦理论进行简要介绍，帮助读者了解这一复杂而又神秘的物理理论。
超弦理论的提出源于对现有理论的种种困难和矛盾。
在20世纪初，物理学家们发现了微观世界中的基本粒子，如电子、质子、中子等，以及它们之间的相互作用。
随着实验技术的进步，科学家们发现了越来越多的基本粒子，这些粒子之间的相互作用也变得越来越复杂。
传统的粒子物理理论试图通过不断增加粒子和相互作用的描述来解释这一切，但却面临着越来越多的困难和矛盾。
超弦理论的提出是为了解决这些困难和矛盾。
超弦理论认为，宇宙中的一切都是由微小的弦构成的，这些弦的振动模式决定了物质的性质和相互作用。
与传统的粒子模型不同，超弦理论具有更高的数学结构和对称性，可以统一引力理论和量子力学，从而建立起一种更加完善和统一的物理理论。
超弦理论的一个重要特点是其维度的概念。
传统的粒子模型认为宇宙是四维的，即三维空间和一维时间。
而超弦理论则认为宇宙可能存在更多的维度，这些额外的维度对于弦的振动模式和相互作用起着重要的作用。
这种多维空间的概念为超弦理论提供了更加丰富和复杂的数学结构，使其能够描述更加丰富和多样化的物理现象。
另一个重要的特点是超弦理论的统一性。
传统的粒子模型中，引力和其他三种基本相互作用（电磁力、强相互作用和弱相互作用）是分开描述的，而超弦理论试图统一这些相互作用，将它们描述为弦的不同振动模式。
这种统一性使得超弦理论能够提供更加简洁和优美的物理描述，同时也为科学家们提供了一种全新的思路和方法来探索自然界的奥秘。
然而，超弦理论也面临着许多困难和挑战。
首先，超弦理论的数学结构非常复杂，需要高度抽象的数学工具和技巧来描述和计算。
其次，由于超弦理论预言的一些现象在目前的实验条件下无法观测到，因此科学家们很难验证这一理论的正确性。
超弦理论简介
三、超弦理论简介2006年7月世界著名数学家、哈佛大学教授丘成桐院士，在南开大学陈省身数学研究所演讲前后曾说：弦理论研究已经到了“重大革命性突破的前夜”。
2008年获得诺贝尔物理学奖的南部阳一郎，就是一位著名的弦理论先驱者之一。
2009年10月英国剑桥大学著名科学家霍金告别卢卡斯数学教授职位后，也是著名的弦理论先驱者之一的格林，获得了剑桥大学声望最高的卢卡斯数学教授席位。
卢卡斯数学教授职位于1664年设立，科学史上一些最伟大的人物都曾获得这一头衔，其中包括牛顿和狄拉克。
说明当代科学前沿的弦膜圈说已出现发展的势头。
现任我国《前沿科学》编委的美籍华人物理学家、美国杜邦中央研究院退休院士的沈致远先生说：“在美国超弦理论和圈量子引力论已成显学，占据一流大学物理系要津，几乎囊括了这方面的研究经费，年轻的粒子物理学家如不做弦论，求职非常困难，资深的也难成为终身教授”。
湖南科技出版社2008年4月出版了李泳先生翻译的斯莫林的《物理学的困惑》一书，在该书开头11页至15页有，即使斯莫林是站在反对弦论者的代表人物的立场上，他也不得不承认：“在美国，追求弦理论以外的基础物理学方法的理论家，几乎没有出路。
最近15年，美国的研究型大学为做量子引力而非弦理论的年轻人一共给了三个助理教授的职位，而且给了同一个研究小组”。
“因为弦理论的兴起，从事基础物理学研究的人们分裂为两个阵容。
许多科学家继续做弦论，每年大约有50个新博士从这个领域走出来”。
“在崇高的普林斯顿高等研究院享受有永久职位的每个粒子物理学家几乎都是弦理论家，唯一的例外是几十年前来这儿的一位。
在卡维里理论研究所也是如此。
自1981年麦克阿瑟学者计划开始以来，9个学者有8个成了弦理论家。
在顶尖的大学物理系（伯克利、加州理工、哈佛、麻省理工、普林斯顿和斯坦福）。
1981年后获博士学位的22个粒子物理学终身教授中，有20个享有弦理论或相关方法的声誉。
弦理论如今在学术机构里独领风骚，年轻的理论物理学家如果不走进这个领域，几乎就等于自断前程。
超弦理论与统一理论的追求
超弦理论与统一理论的追求超弦理论（String Theory）和统一理论（Theory of Everything）是现代物理学领域的两个重要概念。
它们试图解决基本粒子物理学中的一些重大难题，并寻求统一自然界的基本力量和粒子。
本文将探讨超弦理论和统一理论的起源、发展以及对物理学的影响。
1. 超弦理论的起源与发展超弦理论起源于舒尔德林格的弦量子力学研究。
1968年，加拿大理论物理学家Gabriele Veneziano首次提出了弦振幅公式，奠定了超弦理论的基础。
随后，超弦理论经历了多次发展和推进，包括开发了五种不同类型的超弦理论，如开弦理论、闭弦理论、M理论等。
超弦理论不仅解决了传统的点粒子理论中的矛盾和困难，还提供了统一自然界的可能性。
2. 超弦理论的基本原理超弦理论基于一个核心观点：物质的基本单元不再是点状粒子，而是维度微小但具有振动模式的弦。
超弦理论认为，在基本粒子的层次上，所有的基本粒子都是超弦的振动模式。
这种理论不仅包含了引力，还包括了其他基本力量，如电磁力、弱力和强力。
3. 统一理论的概念与目标统一理论，也被称为“万有理论”或“一切的理论”，是物理学的最高目标之一。
它的目标是将四个基本相互作用力（引力、电磁力、弱力和强力）纳入一个完整、一致的理论框架中，并解释宇宙中所有现象。
统一理论的实现将彻底改变人们对于自然界的认知，揭示出宇宙存在的所有基本规律。
4. 超弦理论与统一理论的关系超弦理论是实现统一理论的一个有希望的候选者。
超弦理论的一个重要特点是它能够自然地融合引力与其他基本力量，并且能够解释黑洞的性质。
超弦理论提出了超弦弦子的概念，而这些超弦弦子的振动模式则对应了各种基本粒子。
因此，超弦理论有望在理论和实验上提供统一理论的证据。
5. 超弦理论的挑战与争议尽管超弦理论在解决物理学难题方面取得了重大突破，但它依然面临着一些挑战和争议。
首先，超弦理论需要额外的维度才能被完整描述，而这些额外维度目前在实验上无法直接观测到。
超弦理论及其在宇宙学中的应用
超弦理论及其在宇宙学中的应用随着人类科技的发展和进步，对于宇宙学的研究也越来越深入。
在这个伟大的领域中，超弦理论是当今最热门的研究课题之一。
那么，超弦理论究竟是什么？又用在宇宙学中的哪些方面呢？一、超弦理论超弦理论是物理学中的一种理论，属于粒子物理学分支下的一种理论。
简单地说，超弦理论是一种描述自然界普遍性力量的理论。
这个理论的研究对象是宇宙最基本的构成单元——超弦。
而超弦是由一些细小的个体构成的，它们一般被认为是在计划ck量子体系内部的一个最小的元素。
在超弦理论中，四个基本力（引力、电磁力、弱力和强力）都可以归于一种相对性的结构，即共同丰富的场式。
这个相对性最终能够融为一体。
而在宇宙学中的应用就是希望通过超弦理论的解释，能够了解宇宙的开端，从而拓展宇宙学研究中的诸多问题。
二、超弦理论在宇宙学中的应用人们一直以来就想要解决的宇宙学问题之一是宇宙的起源。
而超弦理论在研究宇宙学问题时的作用就是帮助人们理解和解决这种问题。
因为它的相关性质使超弦理论的结果更为准确、可信且可行。
例如，超弦理论可用于研究宇宙之初的空间和时间的心理过程。
由于超弦理论对结构和力的描述显得更为完备，因此能够协助人们更好地解答宇宙大爆炸的猜想。
同时，超弦理论的模型提供了一种可能性，即揭示宇宙中还存在着一些不毁灭的东西，比如诸如广义相对性的势能。
并且，超弦理论也有可能用于研究黑洞。
超弦理论在宇宙学方面的应用还包括了宇宙的暗物质和暗能量等问题。
它带来的是能够解释和解决无法通过其他方法解决的宇宙学问题的潜在可能。
超弦理论能够帮助我们弄清楚其中仍未解决的问题，例如宇宙规模对宇宙学各种组成及相互作用关系的影响等。
三、总结总而言之，超弦理论在宇宙学中是一种现代的理论。
它能够带来前所未有的启示，有助于拓展人们关于宇宙的知识。
尽管涉及到的数学量较大，但它更是启发思考的工具。
相信在未来的一段时间里，随着超弦理论愈加分明、愈加精准，人们将能够更好地深入研究宇宙的各个普遍性力量和秩序，并一步趋向更加精准和正确的研究。
物理中的超弦理论简介
物理中的超弦理论简介超弦理论（Superstring Theory）是现代物理学中一个极具挑战性和吸引力的理论框架，旨在统一描述四种基本相互作用：引力、电磁力、弱核力和强核力。
它试图通过一种全新的视角来理解我们所知的宇宙结构和基本粒子，推动粒子物理学和宇宙学的发展。
一、基本概念超弦理论的核心概念是“弦”。
与传统粒子物理认为粒子是点状的观点不同，超弦理论假设所有基本粒子都不是点状实体，而是一些一维的“弦”。
这些弦可以振动，不同的振动模式对应不同类型的粒子。
例如，一个振动模式可能对应电子，另一个可能对应夸克。
弦的振动特性决定了该粒子的质量和其他物理特性。
1.1 弦的维度在超弦理论中，除了我们所熟悉的三维空间和时间维度之外，还引入了额外的空间维度。
根据不同的超弦理论，空间维度总数最多可以增加到10维或11维。
这些额外维度通常被认为是细致卷缩的，故而在日常生活中无法观察到。
二、历史背景超弦理论的起源可以追溯到20世纪70年代。
当时，物理学家们试图解决强相互作用中的一些难题。
1970年，意大利物理学家Gabriele Veneziano提出了一个与量子色动力学（QCD）相符的数学模型，这个模型后来被解释为描述弦的运动，是超弦理论发展的起点。
2.1 早期发展在随后的几年中，许多研究者认识到，该模型可以扩展到其他粒子的描述，从而使得它成为一种普适性的理论。
1984年，科学家们通过更深入的研究发现，多种不同类型的超弦理论实际上是可以相互转化的，这一发现被称为“二重性”（duality）。
此后，超弦理论经历了不断的发展与完善。
三、超弦理论的类型超弦理论可以分为五种主要类型，它们分别是类型I、类型IIA、类型IIB、 heterotic-SO(32) 和heterotic E8×E8。
虽然它们在某些方面有所不同，但都可以看作是同一个更深层次理论的一部分。
3.1 类型I 和类型II 理论类型I理论是一种非相互作用型弦论，它包含开放弦和闭合弦，允许存在奇特的规范对称性。
超弦理论的发展与应用
超弦理论的发展与应用超弦理论，又称为弦论，是物理学中一种描述自然界基本力量的理论。
它通过假设宇宙中的一切事物都由微小的超弦构成，从而试图统一量子力学和爱因斯坦的广义相对论。
本文将探讨超弦理论的发展历程以及它在各个领域的应用。
一、超弦理论的发展历程超弦理论的发展可以追溯到20世纪70年代。
当时，物理学家尝试使用弦作为构建基本粒子的模型。
然而，最初的弦论存在一些问题，难以得到一致的结果。
直到1984年，物理学家迈克尔·格林和约翰·施瓦茨提出了第一代超弦理论，其引入了额外的空间维度和超对称性，从而解决了一些先前的困扰。
随着时间的推移，超弦理论逐渐发展为M理论、F理论和其他变种。
这些理论试图统一之前存在的五种超弦理论，提供一个更为完整和一致的描述。
超弦理论的演化和发展依赖于高等数学、量子场论和其他前沿领域的交叉学科知识。
二、超弦理论的应用1. 粒子物理学超弦理论为解释基本粒子的性质和相互作用提供了新的框架。
与之前的理论相比，超弦理论引入了额外的空间维度和超对称性，能够更好地描述自然界中的基本粒子。
通过研究超弦理论，科学家们可以更深入地理解强弱相互作用、重力和其他基本力量之间的关系。
2. 引力理论爱因斯坦的广义相对论描述了引力的本质。
然而，在高能物理学和引力场强度极端的情况下，广义相对论与量子力学之间出现了矛盾。
超弦理论试图通过引入超弦和额外的维度来解决这些问题，并提供了量子引力的可能性。
通过研究超弦理论，科学家们希望能够找到一种量子引力的完整描述。
3. 宇宙学超弦理论对宇宙学也有着深远影响。
根据超弦理论，宇宙可能存在多个维度，其中大部分维度对我们来说是不可见的。
这给了科学家们对宇宙结构和演化的新的解释。
超弦理论还提供了解释暗物质和暗能量等未知事物的可能性，从而有助于我们更好地理解宇宙的起源和演化。
4. 固态物理学超弦理论还在固态物理学领域发现了应用。
例如，一些研究表明，超弦理论中的一些数学和拓扑性质可以应用于研究拓扑绝缘体、准粒子激发等固态物理学问题。
宇宙中的超弦理论是什么
宇宙中的超弦理论是什么当我们仰望星空，心中充满对宇宙的好奇与敬畏时，科学家们正致力于探索宇宙的本质和运行规律。
在众多的理论中，超弦理论是一个极其引人入胜且充满神秘色彩的领域。
那么，超弦理论究竟是什么呢？简单来说，超弦理论是一种试图统一自然界所有基本相互作用的理论框架。
在我们日常生活中，我们所熟知的物质是由原子构成的，而原子又由原子核和电子组成，原子核则包含质子和中子。
进一步深入，质子和中子又是由夸克组成。
但超弦理论认为，构成物质的最基本单位不是粒子，而是微小的弦。
这些弦的尺度极其微小，大约为普朗克长度，即 10^（－35) 米。
弦的不同振动模式和能量状态，决定了所表现出来的粒子特性。
就好像同一根弦，以不同的方式振动，可以产生出电子、夸克等不同的粒子。
为什么科学家们会提出这样一个看似奇特的理论呢？这是因为在传统的粒子物理理论中，存在着一些难以解决的问题。
例如，引力在量子力学的框架下难以描述。
而超弦理论则有望将引力与其他三种基本相互作用（电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用）统一起来，形成一个所谓的“万物理论”。
超弦理论的一个关键特点是它要求时空具有额外的维度。
我们通常所感知到的时空是三维空间加上一维时间，总共四维。
但超弦理论认为，时空实际上有十维甚至更多的维度。
只不过这些额外的维度在我们日常生活的尺度下卷曲得非常小，以至于难以被察觉。
想象一下，一根吸管从远处看，似乎是一条一维的线，但近看其实是一个具有二维表面的圆柱体。
同样的道理，那些额外的维度可能就隐藏在我们看似平常的三维空间中。
超弦理论还引入了对偶性的概念。
对偶性意味着看似不同的两种描述方式，实际上在本质上是等价的。
这为我们理解超弦理论的复杂数学结构提供了新的视角和工具。
然而，超弦理论目前仍然面临着许多挑战和未解决的问题。
首先，由于其涉及的能量和尺度极其微小，目前的实验技术还无法直接验证超弦理论的预言。
其次，超弦理论的数学非常复杂，需要高深的数学工具和技巧来处理。
超弦理论
超弦理论(Superstring)属于弦理论的一种，也指狭义的弦理论。
是一种引进了超对称(SuperSymmetry)的弦论(String Theory)，其中指物质的基石为十维空间中的弦。
一、近代物理学发展过程18、19世纪：牛顿运动定律麦克斯韦电磁学｜＼／｜｜＼／↓（融合）｜（光速冲突）波动理论—┬—粒子理论↓↓｜20世纪初期：经典力学狭义相对论↓（低速运动）（高速运动）波粒二象性＼／↓（引力冲突）（能量困境）↓↓20世纪中期：广义相对论量子力学（宏观世界）（微观世界）｜（水火不容）｜└----------------------------┘↓20世纪80年代：超弦理论↓（衍化）↓20世纪末21世纪初：M理论↓未来：？？？二、近代物理学简介1.光速冲突与狭义相对论牛顿运动定律认为，一个物体只要以光速运动就会发现光是静止的；而麦克斯韦电磁学认为，任何物体的运动都不可能达到或超过光速。
于是引发了爱因斯坦的狭义相对论，彻底改变了人们对时空的认识。
狭义相对论的几个核心思想：第一，空间和时间都是相对的——相对性原理；第二，光的速度永远是30万千米每秒——光速不变原理；第三，质量和能量可以转化——质能方程。
关于第一点，空间和时间是一个整体，空间能够影响时间，时间也能够影响空间。
例如：运动的物体长度会缩短，时间也会变慢。
另外，任何物体都可以认为自己是静止的，而其他参照物在动——也就是说，运动的观测者和静止的观测者都可以认为是对方的时间变慢，即没有“绝对”，只有“相对”。
关于第二点，传统运动定律认为，如果你沿着光的方向运动光与你的相对速度就会减小，而如果你朝向光运动光与你的相对速度就会增加并且超过光速。
而狭义相对论认为，无论你向哪个方向运动，光与你之间的速度都是30万千米每秒，永远不变。
关于第三点，爱因斯坦认为质量与能量可以相互转化，其间满足E=mc^2的关系。
一个物体运动越快，质量也越大，当接近光速的时候质量会接近无穷大，需要无穷大的能量推动，因此任何物体的运动速度都不可能比光快。
超弦、m理论简介
超弦、m理论简介超弦理论（英语：StringTheory）是一种物理学理论，它提出一项假说：由于某种高维空间，或者说增加比我们观察到的三个空间维度多出三维或更多的空间维度，就可以解释我们观察到的各种粒子以及它们之间相互关系的根本结构。
此外，超弦理论还提出，当粒子按照一定的空间和时间变化路径移动时，会发出特定频率的振动，这些振动会影响它的性质。
超弦理论的特点之一是它可以将一般相对论和量子力学这两个基础理论进行统一。
超弦理论认为，这两个基础理论描述的不同的物理现象都可以被视为弦振动的不同模式。
它还提供了一种更精确的原子核物理和质子物理模型，这种模型具有比使用古老的理论更少的变量，仅基于超弦理论的假定。
此外，超弦理论可以被用来解释宇宙中可能存在的更多额外的维度，如11维的M理论（M-theory），这可以用来解释宇宙中存在的更多形式的相对论和量子力学，甚至可以解释现有观测数据未能解释的黑洞现象。
M理论被认为是超弦理论的普遍化，它扩展了超弦理论的一些关键特点，如为粒子赋予空间和时间的变形，并将其统一到一个框架中。
它也支持更多维度，甚至高达11维，而且它更加全面，可以解释更多的物理现象，比如黑洞现象。
因此，超弦理论和M理论是研究宇宙规律的重要物理学理论，它们可以帮助我们更好地理解宇宙中的形式和力量。
超弦理论和M理论有丰富的研究内容，其核心思想之一就是粒子力学，即粒子之间的相互作用。
有了超弦理论和M理论，人们可以更准确、更精确地解释宇宙中的现象，从而使我们对自然的认识更加深入和准确。
总之，超弦理论是物理学中的一个重要理论，它统一了相对论和量子力学，并为解释宇宙中更多现象提供了一个更强大的模型，M理论，它不仅拓展了超弦理论的内容，而且支持更多维度，可以解释更多未解释的宇宙现象，由此带来更深入的宇宙认识。
理论物理领域中的超弦理论研究
理论物理领域中的超弦理论研究导言在物理学研究中，超弦理论是近十几年来备受关注的热门研究领域之一。
它是一种试图将四种基本相互作用（引力、电磁、强核力和弱核力）统一起来的理论。
本文将从超弦理论的发现历程、基本原理以及未来应用前景等方面进行介绍和探讨，旨在对超弦理论研究做一个系统性的介绍。
一、发现历程超弦理论最早是在20世纪60年代由美国物理学家韦纳（John Schwarz）和格林斯坦（Michael Green）提出的，他们发现在能量极高的情况下，原本被看作点状的粒子在物质运动中呈现出了弦状或环状的形态，并且通过这种形态，可以将四种基本相互作用统一起来。
因此，这一体系被命名为“超弦理论”。
伴随着该理论的提出，物理学领域也展开了一场对这一新体系的广泛研究。
二、基本原理1. 高维度：超弦理论认为，空间和时间的维度应该远超原本被我们所接受的三维空间和一维时间。
这里的高维度可以达到十个，甚至更多，而非传统的四维空间。
2. 弦：弦是超弦理论的基本单位，它是由震动的弦构成的。
而弦震动的频率则代表了不同的粒子，如低能量时产生的就是电子或夸克等粒子，而高能量时可能会出现新的粒子。
3. 统一理论：超弦理论认为四种基本相互作用，即引力、电磁、强核力和弱核力属于同一种力，他们的差异来源于它们在不同尺度下的表现。
3. 量子理论：超弦理论第五大原理是要将量子力学和类氢原子模型相结合，以实现将四种基本相互作用统一起来的目的。
三、应用前景超弦理论的研究对未来科学的发展有着重要意义。
它能够潜在地解决先前的物理上的悖论，如量子力学与引力的矛盾。
同时，超弦理论的发现也给物理学家新的方向和思路。
除此之外，超弦理论还有以下应用。
1. 宇宙学：可以解决早期宇宙起源的问题。
2. 物质结构：可以解释物质结构的来历和特性。
3. 星际旅行：可以提供基础研究，使人类更深入地了解宇宙。
4. 量子计算：超弦理论对于解决和优化现代计算机和通信技术中的一些瓶颈很有帮助。
超弦理论现代物理学的终极理论
超弦理论现代物理学的终极理论现代物理学自20世纪初以来取得了划时代的进展，尤其是在相对论和量子力学的框架下，我们对宇宙的理解发生了深刻的变化。
然而，尽管在微观领域和宏观领域都取得了一系列惊人的成果，物理学家们依然面临着一系列未解之谜。
超弦理论作为一种试图统一自然界所有基本力量的理论，被认为是现代物理学走向终极理论的重要候选者。
超弦理论的基础概念超弦理论开始于上世纪70年代，它是通过将粒子视作一维“弦”的振动模式而发展起来的一种理论。
这与传统粒子物理学中认为基本粒子是零维点粒子的观点截然不同。
在超弦理论中，不同类型的粒子都是由弦的不同振动模式产生的。
一维弦的性质根据超弦理论，宇宙中的所有基本粒子都可以被视为弦的振动；这些弦不仅包括电子、夸克等粒子，还包括力的传递载体，如光子和胶子的存在。
弦的基本性质使它们可以在宇宙中的多维空间中振动，而其频率和振动模式决定了我们所观察到的各种粒子的特性。
从量子论到超弦理论在量子力学和广义相对论之间存在一定矛盾。
例如，当我们研究黑洞以及宇宙大爆炸时，现有物理定律在描述其行为时显得无能为力。
超弦理论试图通过数学上的一致性来解决这些问题，它不仅融合了量子力学和引力场，还引入了一些新的概念，如额外维度。
额外维度的引入在我们的日常生活中，我们只知道三维空间和时间这一维度。
然而，超弦理论预测宇宙中的实际维度远不止于此。
为了使这些数学模型得以协同运作，超弦理论通常需要额外的六维或七维空间。
这些额外的维度虽然在宏观世界中不可见，但它们对基础物理法则具有重要影响。
超弦理论与四种基本力量物质之间相互作用的方式可以简化为四种基本力量：引力、电磁力、弱核力和强核力。
传统粒子物理学通过标准模型来描述这些相互作用，但由于标准模型未能涵盖引力，因此人们不得不寻找更为普适的方法。
引力与量子场论在垂直于宇宙尺度的小尺度下，引力难以用标准模型描述，而超弦理论恰好提供了一种有效工具。
弦的振动可以具体化为引力波，从而实现将引力与其他三种基本力量结合。
超弦理论的数学公式
超弦理论的数学公式
超弦理论是一种应用于调查宇宙的现代物理理论。
它的研究主要集中于如何结合弦论、量子理论和相对论以及诸如引力、膨胀等宇宙现象，提出准确而完整的宇宙模型。
超弦理论涉及到复杂的数学公式，这些公式可以帮助我们解释宇宙中发生的现象。
首先，超弦理论的数学公式是基于双盲场方程（BSF）的。
BSF
方程是一个对宇宙的某些方面进行建模的方程，它可以描述宇宙的基本物理属性，如加速度、引力、膨胀等。
BSF方程可以分为两部分，一部分是包括了量子力学和相对论的双盲植被理论（DBI），另一部分是包含了弦论和曲线流形的超弦理论。
这两个部分共同构成了BSF方程。
其次，在超弦理论中，弦论和曲线流形提供了一组数学公式，它们可以用来描述宇宙中的引力、膨胀及其它现象。
这些公式可以有效地计算出宇宙的行星运行轨道和时空扭曲等物理现象。
例如，大爆炸模型和曲线流形模型可以用来描述宇宙的过渡期间和扩张期间的演
变情况。
此外，通过运用弦论的数学公式，也可以计算出宇宙中的引力、膨胀及其他现象。
最后，超弦理论中还有一些数学公式，可以用来研究宇宙中材料物质的变化。
例如，涡旋模型可以用来研究宇宙中形成星系和星云的方式，以及宇宙中物质的运动轨迹。
通过计算这些数学公式，可以更清楚地了解宇宙中发生的现象，从而有助于人们更准确地描述和预测宇宙现象。
综上所述，超弦理论的数学公式及其应用极其重要，它们可以帮助我们更好地了解宇宙中的现象，并且可以帮助我们更准确地描述和预测宇宙现象。
超弦理论的研究成果可以进一步帮助我们了解宇宙的本质，并为宇宙模型建立更准确的理论基础。
超弦理论统一量子力学和相对论的新尝试
超弦理论统一量子力学和相对论的新尝试超弦理论：统一量子力学和相对论的新尝试超弦理论是一种基础物理学理论，旨在统一量子力学和相对论。
它提出了宇宙的最基本的构成单位是超弦，并且它们的振动模式决定了宇宙的物理性质。
本文将介绍超弦理论的基本原理、研究进展以及对物理学的潜在影响。
1. 超弦理论的基本原理在20世纪70年代，物理学家们提出了超弦理论，认为宇宙是由维度极小的超弦组成的。
这些超弦在多个维度上振动，它们的振动频率和形态决定了基本粒子和力的性质。
超弦理论试图统一描述自然界中的四种基本力：电磁力、弱力、强力和引力，并解释它们之间的相互作用。
2. 研究进展超弦理论自提出以来，经过数十年的发展和研究，逐渐得到了完善。
首先，存在多个超弦理论，如类型I、类型II等，它们在维度、超对称性和共形场论等方面有所差异。
此外，通过M理论的提出，人们开始认识到超弦理论的更高级形式以及背后的统一性。
目前，超弦理论还面临一些困难，如对实验验证的可行性和唯象性问题等，但不可否认，超弦理论在统一物理学方面的潜力是巨大的。
3. 超弦理论的意义和影响超弦理论的提出对物理学产生了深远的影响。
首先，它为统一理论提供了一种新的思路和框架。
过去，量子力学和相对论被视为不可调和的两个理论，而超弦理论试图将它们融合在一起。
其次，超弦理论为理解宇宙的起源和演化提供了新的解释。
它可以解释宇宙中的暗物质和暗能量等未解之谜。
此外，超弦理论还为量子引力研究提供了希望，有可能解决黑洞信息悖论等难题。
4. 未来展望虽然超弦理论在未来仍面临一些挑战，但它仍然是追求物理学统一的重要方向之一。
随着实验技术的进步和理论的深入研究，超弦理论有可能得到验证并进一步完善。
此外，超弦理论的发展还有望对其他领域产生重大影响，如粒子物理学、宇宙学和量子计算等。
结语：超弦理论作为一种统一量子力学和相对论的尝试，具有广阔的研究前景和潜在的重大影响。
虽然目前仍存在一些困难和挑战，但科学家们仍在努力推进相关研究，以期达到建立一种完整而精确的统一理论的目标。
超弦理论简介
从弦到超弦——物理界最有希望的理论一、基本弦理论要理解弦理论，就要先理解它的基本假设：我们看到的所有点粒子都是一小段弦。
因为如果一段弦比仪器的最小观测度还要小得多，它看起来就是数学意义上的点，这可以理解。
弦的不同形式扭曲就代表了不同的粒子，一段弦可以有无数种扭曲方式，所以弦理论包含无数种粒子。
二、力的统一在爱因斯坦的引力理论中引力的单位，即引力子包含在这无数中种弦中，所以基本弦理论包含了爱因斯坦的引力理论。
同理这无数种弦中亦可找到一种与光子相对应，于是基本弦理论中又包括了电磁力。
所以基本弦理论统一了引力和电磁力。
同理，在基本弦理论中，引力、电磁力、强力、弱力被统一。
三、弦的振动振动的弦有什么难研究的呢？看看你就知道了，首先，这些弦以趋近于光速的速度振动，其次，我们要跟踪这些飞速的振动。
比如，1/10秒过去了，弦上的这个点向东动了0.27英寸，那个点向北动了0.48英寸……直到所有点都被标定好，1/10秒的运动算是描述完了。
还有一点，我们要到量子世界，在那里，具有完全无法令人接受的性质的粒子完全有可能出现(因为弦理论包含无数种粒子)，这些粒子被物理学家开玩笑地称为“鬼粒子”，需要复杂的分析才能证明，这些“鬼粒子”只不过是数学的幻象。
四、超弦理论基本弦理论虽然包含无数种粒子，但仍然有漏洞——它不包括电子！为了给理论打上补丁，物理学家把这种描述扩大，电子的描述是类似这样的话：1/10秒过去了，弦上的这个点向北动了0.33英寸和ψ，ψ是希腊字母，这个奇怪的数是由数学家格拉斯曼发明的，这个数有一个奇怪性质，简单地说，就是ψ^2=0，并且ψ不为零。
恐怕只有数学家能发明如此奇怪的数吧。
弦能做以ψ描绘的运动，也能做普通数描绘的运动，这种弦理论被称为超弦理论。
超弦理论就这样诞生了！五、空间需求超弦理论需要九维空间来支持，天哪！这怎么可能？其实，这并不难，让我们来发现隐藏的维数吧。
展开想象的翅膀，现将一个三维生物置于一个细管上，管的外径比这个生物能感知的最小程度还要小得多，它就会认为这个管是一维的，因为它只能沿管的长度爬行。
神奇的超弦理论探索宇宙最基本的构成单位
神奇的超弦理论探索宇宙最基本的构成单位超弦理论（String theory），也被称为21世纪最迷人的理论之一，是一种试图解释宇宙最基本构成单位的理论。
它将物质的最基本单位从以往认为是点（Particle）进一步推进为一维的弦（String）。
值得一提的是，这些弦具有震动的特性，就像乐器中的琴弦一样。
超弦理论的历史可以追溯到20世纪70年代，最初是由物理学家Leonard Susskind等人提出，并在之后的几十年里得到了数百位科学家的进一步发展。
该理论提供了一个完整统一的框架，可以描述所有弦的性质，包括质量、角动量和自旋等。
超弦理论背后的思想是，宇宙中所有的粒子和力都是由这些弦的不同振动模式所决定的。
当弦振动在不同的方式下，它们就会表现出不同的物理性质，就像不同频率的音乐声音一样。
这些弦的振动模式对应于我们所观察到的各种粒子。
超弦理论的发展给了宇宙科学一个全新的框架，并且在许多领域产生了深远的影响。
以下是超弦理论在宇宙学、引力和量子物理中的几个重要应用：1. 宇宙起源和演化：超弦理论可以提供关于宇宙早期的有力解释，甚至可以解释大爆炸之前宇宙的状态。
通过对弦的振动模式进行研究，科学家们可以探索宇宙演化的各个时期，揭示宇宙的真实面貌。
2. 引力理论：超弦理论试图将引力和其他基本力（如电磁力和强力）统一起来，构建出一种全新的引力理论。
这个理论可以解释物质和能量如何通过弦的振动与空间相互作用，进而解释引力现象。
3. 量子场论：量子力学和相对论的统一一直是物理学的一个重大难题。
超弦理论提供了一个统一的框架，可以将量子力学和相对论自然地融合在一起，解决了量子场论中的一些潜在矛盾。
除了以上应用，超弦理论还对黑洞、希格斯粒子等物理现象提供了新的洞察力。
然而，超弦理论也面临一些挑战和困难。
目前，它仍然是一种尚未得到完全验证的理论，尚待未来更多的实验和观测结果来支持或否证。
总的来说，超弦理论是一种具有巨大潜力的理论，能够深入揭示宇宙的奥秘。
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约翰皮尔著 第一章 超弦！为什么需要超弦？ 尽管标准模型在描述可用现代粒子加速器加以实验验证的大多数事实时非常成功， 但这标准模型在回答宇宙的根本性质是什么时却留下了许多有待解决的问题。
现代理论物理的目标一直是企图寻求关于宇宙的统一描述，而这也一直是富有成果 的一条探索途径。
例如爱因斯坦-麦克斯韦理论将电力和磁力统一为电磁力。
Glashow, Salam 和 Weinberg 等人的荣获诺贝尔奖的工作成功地展示出电磁力和弱力可以统一成单一的弱电力。
实际上，有强有力的证据表明标准模型所涉及的所有力应该是可以实现大统一的。
当我们在越来越高的能量下比较强力和弱电力的相对强度时，我们发现在 10^16 GeV 下 强力和弱电力的强度变得相等起来。
此外大约在 10^19 GeV 这样的高能量下，引力也 变得同等重要起来。
上图中 U(1)代表电磁力。
它是四种基本力之一，包含电力和磁力； SU(2)代表弱力。
它是四种基本力之一； SU(3)代表强力。
它是四种基本力之一； Gravity 是引力的意思。
它是四种基本力之一。
超弦理论的目标就是要解释上图中的“？” 量子引力的特征能量尺度叫做普朗克质量，它由普朗克常数，光速和牛顿引力常数 来决定。
Mp1 =sqrt(h/(2 兀)c/GN)=1.22 x 10^19 Gev/c^2 在这么高的能量尺度下，物理学描述的是在宇宙大爆炸的第一瞬间的宇宙图景。
这些个高能量尺度已完全超出现代或可预见的未来，粒子加速器可以产生的能量范 围。
大多数的物理理论在普朗克尺度下也失效了。
但是弦论却展示了独一无二的描 述普朗克尺度下的物理图景和宇宙大爆炸的物理图景的希望。
在弦论的最终形式下，弦 论应该可以回答下列问题。
。
我们见到的四种力是从哪里来的？ 。
为什么我们会见到各种粒子类型？ 。
为什么这些粒子会有我们见到的质量和电荷？ 。
为什么我们生活在四维时空？P D F 文件用使" p d f F a c t o r y 试用版本创r P 建"。
时空和引力的本质是什么？ [参考文献] John M. Pierre's Online tutorial to superstring theory. ( /jpierre/strings/tutor.htm ) /non/Forum2/HTML/003044.html 第二章 弦论常识 我们习惯于把基本粒子(如电子)想象成点状 0-维物体。
基本弦的概念是对这种观念的一种推广。
基本弦没有厚度， 但的确有长度。
这一长度的典型尺寸是 10^(-33)cm[也就小数点后面带 32 个 0 和一个 1)。
比起我们能合理测量的长度尺度，基本弦的长度是 很小的。
因此基本弦实际上已小到看上去就象点状粒子一样。
但是我们将看到，它们的弦性有着 重要的含义。
弦可以是开放式的也可以是封闭式的。
当它们在时空中运动时，它们展现出一个虚拟表面。
人们 把这个表面叫做世界片。
图中 Open String 是开放弦的意思，而 Closed String 是封闭弦的意思。
这些弦具有某种振动模式，这种振动模式可用诸如质量、自旋之类的各种量子数来刻 划。
弦论的基本思想是每一种弦的振动模式都携带一组量子数，而这组量子数与某 类可区分的基本粒子相对应。
这是一种终极统一：所有的我们所知的基本粒子都可 用一种客体来描述，那就是弦！[打个不太恰当的比方，这弦就象是小提琴的琴弦。
这些个振动模式就象是小提琴弦的***或音调，每一种基本粒子都与某个音调相对应]。
作为一个例子，让我们来考虑如下所示的弦的振动模式。
这个模式的特征是它是具有自旋数 2 的无质量的引力子(引力子是传递引力的粒子)。
自然而必然地把引力作为基本相互作用之一而加以包含是弦论最吸引人的特征之一。
弦与弦之间是通过分裂和接合而相互作用的。
例如当发生象如下图所示的相互作用时， 两种封闭弦就湮灭了，它们变成了一种单一的封闭弦。
P D F 文件用使" p d f F a c t o r y 试用版本创r P 建"请诸位注意，相互作用的世界片是一种光滑表面。
这是弦理论的又一种带根本性的 优良特性。
这种优良特性使得弦理论免受无穷大奇点的困扰，而关于点状粒子的量 子场论都受到了这种困扰。
在关于点状粒子的场论中，类似的费曼图如下所示。
诸位请看，在上面的费曼图中，相互作用点发生在一个拓扑奇异点上(在这个奇异点 上，三条世界线相交)。
这就导致了关于点状粒子的理论在高能态下的失效性。
假如我们将两种基本的封闭弦的相互作用胶合在一起，我们便得到了一个过程。
在这个过程中两种封闭弦接合成一种作为中间状态的封闭弦，而这个中间状态的封 闭弦又重新分裂成两种封闭弦。
如上所述的先合后分是上述相互作用过程的主要矛盾。
我们把这种合而分称为树级 别下的相互作用。
为了利用微扰理论来计算量子力学(几率)幅，我们对来自高阶量子过程的贡献得加P D F 文件用使" p d f F a c t o r y 试用版本创r P 建"以考虑。
只要阶数越高则贡献越小的假设成立，那么微扰理论就能给出良好的答案。
于是我们只须计算最初的少数几张(相互作用过程)图便可以获得精确的结果。
在弦 论中， 高阶图的阶数是与世界片中的洞眼数(或手柄数)相对应的。
在弦论中用微扰理论来进行计算的便利之处是每一个阶数只对应一张图。
[在关于点 状粒子的场论中，高阶所对应的图数是成指数增长的。
] 不便之处则是从多于大约 两个手柄的图中提取答案是很困难的。
这是因为要处理好这些表面在数学上是相当 复杂的。
对于研究微弱耦合，微扰理论是很有用的工具。
我们关于粒子物理图景的 大部分理解以及弦论都是基于微扰理论的。
但是微扰理论还远远谈不上完善。
对于 许多最深层次的问题，只有当我们拥有了一套完整的非微扰性的理论描述时才能给 出问题的答案。
第三章 弦海拾贝 3.1 超弦！D-膜 弦可服从各类边界条件。
例如封闭弦服从周期性边界条件(封闭弦回归自己)。
开放弦可服从两类边界条件。
一类叫做纽曼边界条件，另一类则叫狄利赫莱边界条 件。
在纽曼边界条件下，弦的端点可自由运动，不过这种自由运动的前提是没有动 量流出边界。
在狄利赫莱边界条件下，弦的端点只允许固定在某种拓扑流形上运动。
这种拓扑流形就叫做 D-膜或 Dp-膜(其中 p 为整数，它是这种拓扑流形的空间维数。
) [译者注： D-膜的 D 就取自狄利赫莱的名字的开头那个英文字母。
]。
例如在下图中， 我们可以看到开放弦的两端或一端被固定在 2 维 D-膜或 D2-膜上。
D-膜的维数范围 小至-1 大至我们这个时空的空间维数。
例如因为超弦存在于具有 9 维 空间维度和 1 维时间维度的 10 维时空，所以在弦论中，D9-膜具备 D-膜的维数上限。
[译者注：P D F 文件用使" p d f F a c t o r y 试用版本创r P 建"在今后的讨论中，我们还要谈到一种关于 11-维的新理论：M-理论。
] 诸位请注意，在这种 D-膜为 D9-膜的情形下，弦的端点被固定在充满全部空间的拓扑 流形上运动，所以 弦的端点实际上可以自由移动到任何地方。
这时所谓的狄利赫莱 边界条件实际上就变成了纽曼边界条件。
当 p = -1, 所有的时空坐标全被固定。
这种 D-膜叫做瞬间子或 D-瞬间子。
当 p = 0, 所有的空间坐标全被固定。
于是弦的唯一端点必然被固定在空间某一点。
这种 D0-膜又被称作 D-粒子。
类似地， D1-膜又叫 D-弦。
由于某种偶然因素，“膜”这个后缀(brane)是从“薄膜”(membrane)这个词借过来 的。
“薄膜”(membrane)一词保留至今，现专指 2 维拓扑流形或 2-膜！ D-膜实际上是动态客体，可有涨落，也可到处运动。
这种特性首先是由物理学家约 瑟夫波尔钦斯基展示的。
一个例子是 D-膜和引力之间存在相互作用。
从下图中可以看到封闭弦(引力子)与 D2-膜相互作用的一种可能的方式。
诸位请留意，在相互作用过程的中点，这种封闭弦是如何变成端点固定在 D-模上的开放弦的。
话说到这一步，我们就晓得弦论不光只是关于弦的理论！ 3.2 超弦！ 超对称的超弦 自然界存在两类粒子：费米子和玻色子。
[译者注，一般而言，具有分数自旋的费米子是构成物 质的粒子，而具有整数自旋的玻色子是传递力的粒子。
]关于自然的根本理论必须同时包含对这 两类粒子的描述。
当我们将费米子包括在弦的世界片理论中时， 我们就自动获得了一种新的类型 的对称性，这种新对称性叫超对称。
超对称将玻色子和费米子联系起来。
在超对称性下，费米子 和玻色子相互联系而组合成超多重子。
这就是“超弦”的“超”字的含义。
只有在 10 维时空的 条件下， 自洽的超弦量子场论才得以存在。
不然的话， 某些量子效应将使得弦论不自洽而呈现“病 态”。
在 10 维时空，这些效应可以精确地消失，从而使得弦论摆脱病态。
表面上看起来好象弦 论离不开 10 维时空而不是我们所观察到的 4 维时空好象有问题，但是实际上我们会看到从 10 维回归 4 维的过程中，我们发现了某些有趣的物理图景。
按弱耦合下的微扰理论， 仅有五种类型的自洽超弦论， I 型 SO(32)弦论、 型弦论、 IIB 型 即 IIA 弦论、 SO(32)杂化弦论 以及 E8 X E8 杂化弦论。
下表中归纳总结了这五种自洽弦论。
P D F 文件用使" p d f F a c t o r y 试用版本创r P 建"* I 型 SO(32)弦论 这是一种包含开放弦的弦论。
在 10 维时空中，这种理论含有一种超对称性(N=1)。
开 放弦可在端点具备规范自由度。
为了让“病态”消失，规范群必然地被限定成 SO(32)。
这种理论含空间维数为 1、5、9 的 D-膜。
*IIA 型弦论 这是一种关于封闭弦的理论，在 10 维时空中含两种超对称性(N=2)。
两种雌引力子( gravitini，引力子的超级伙伴)在封闭弦的世界片上朝相反的方向运动，并且在 10 维 洛仑兹群下，具有相反的手征性。
所以这实际上是一种非手征理论。
这种理论不涉 及规范群，含具有空间维数为 0，2，4，6，8 的 D-膜。
*IIB 型弦论 这是一种关于封闭弦的理论，含两种超对称性，因此 N=2。
不过在这种理论中，两种 雌引力子在 10 维洛仑兹群下具有相同的手征性。
所以这种理论是一种手征理论。
[译 者注，手征性一般而言是指某种取向性。
] 这种理论也不涉及规范群，但包含空间 维数为-1，1，3，5，7 的 D-膜。