弦理论简述
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 在弦论的最基本层次上， 基本粒子被视为振动的弦 而非点粒子。
• 一段弦可以有许多谐振模 式， 不同的基本粒子就被 诠释为这些不同的谐振模 式。
欧拉方程是弦理论诞生的开始
• 在弦理论中，所有的粒子都能解释为按 不同频率振动的基本弦。 • 弦论最初是为了解 这是一个二阶变系数线性微分方程。
• 在研究一些物理问题，如圆膜的振动、 电磁波的传播等问题时，常常碰到如下 形式的方程：
(ax D bD c) y f ( x)
2 2
• 是大暴炸把宇宙从微观尺度放大到了宇观尺度！
弦理论是个11维的理论
• 但是大爆炸理论有些困难，就是时间和空间及有时间空
• •
闭弦是圆圈，没有端点可以固定
引力子可以离开我们的三维膜而进入更高的空间维
实验验证
• 关于弦理论的证据，可能来自两个方面： • 一是地面上的加速器和实验室 （例如LHC、）； • 二是宇宙学观测。 超弦理论有可能解决长期困扰物理学家的难题如黑洞 的本质和宇宙的起源；如果超弦理论为实验所证实，将从 根本上改变人们对物质结构、空间和时间的认识。
弦理论模型：置身于弦宇宙，时空可能像这样
宇宙膜
•
但是随着宇宙的动力学演化----膨胀，宇宙中最终只剩下D3膜、D1膜、D -1 膜和F弦。开的D1膜和F弦只能在D3膜上运动。这也就解释了为什么我们生 活在三维空间中 （我们本质上由开的F弦构成）。
暴胀赋予D3膜和D1膜足够能量，D3膜变成膜世界而D1膜长成宇宙弦！ 所以我们把我们的三维空间叫做膜世界，这是宇宙动力学演化的必然结果!
弦理论简述
晏 滔
现代科学最大的创意
迄今为止最完美的理论
在单独的包罗万象的协和的数学框架下
描写自然界所有力的理论
弦理论的产生
• 20世纪的物理学有两次大的革命：一次是狭义相对论和广义相对论， 它几乎是爱因斯坦一人完成的；另一次是量子理论的建立。经过人们 的努力，量子理论与狭义相对论成功地结合成量子场论，这是弦理论 诞生之前最为成功的理论。 • 粒子物理的标准模型理论预言电子的磁矩是1.001159652193个玻尔 磁子，实验给出的数值是1.001159652188，精确度达13位有效数值。 在小至太阳系，大至整个宇宙范围里，实验观测与理论很好地符合。 • 但在极端条件下，引出了时空奇异，显示了理论自身的不完善。量子 场论和广义相对论是相互不自洽的，因此量子场论和广义相对论应该 在一个更大的理论框架里统一起来。 • 现在更大的理论框架已构建起来，它就是超弦理论。
国际弦理论大会在京召开 霍金来华参会
霍金称粒子对撞实验 或可找出弦理论重要证据
基本观点
• 弦理论认为自然界的基本单元不是像电子、光子、中微子和夸克等这 样的粒子，这些看起来像基本粒子的东西实际上都是很小的弦的闭合 圈(称为闭弦)，弦的不同振动产生出这些不同的基本粒子。 弦理论从一些非常基本和简单的单元就能得到宇宙的无穷变化和复杂 性。
超弦产生万物
一种包容所有一切的理论学说
间的宇宙的起源问题，因为广义相对论和量子场论在奇点 上都失效了，初始条件也就没有了，弦理论有望解决这个 问题。 • 为何弦理论中有11个维数呢?答案来自于膜/弦在多少个方 向自由运动的问题,我们要求运动方向数能保证量子力学 几率有合理的数值,膜可以在9个横向空间和1个时间中运 动,但不能在第11个纵向空间中运动,第11个纵向空间在一 定程度上锁在膜本身的结构里.实际上11维是最严格的超 对称所要求的.
• 一段弦可以有许多谐振模 式， 不同的基本粒子就被 诠释为这些不同的谐振模 式。
欧拉方程是弦理论诞生的开始
• 在弦理论中，所有的粒子都能解释为按 不同频率振动的基本弦。 • 弦论最初是为了解 这是一个二阶变系数线性微分方程。
• 在研究一些物理问题，如圆膜的振动、 电磁波的传播等问题时，常常碰到如下 形式的方程：
(ax D bD c) y f ( x)
2 2
• 是大暴炸把宇宙从微观尺度放大到了宇观尺度！
弦理论是个11维的理论
• 但是大爆炸理论有些困难，就是时间和空间及有时间空
• •
闭弦是圆圈，没有端点可以固定
引力子可以离开我们的三维膜而进入更高的空间维
实验验证
• 关于弦理论的证据，可能来自两个方面： • 一是地面上的加速器和实验室 （例如LHC、）； • 二是宇宙学观测。 超弦理论有可能解决长期困扰物理学家的难题如黑洞 的本质和宇宙的起源；如果超弦理论为实验所证实，将从 根本上改变人们对物质结构、空间和时间的认识。
弦理论模型：置身于弦宇宙，时空可能像这样
宇宙膜
•
但是随着宇宙的动力学演化----膨胀，宇宙中最终只剩下D3膜、D1膜、D -1 膜和F弦。开的D1膜和F弦只能在D3膜上运动。这也就解释了为什么我们生 活在三维空间中 （我们本质上由开的F弦构成）。
暴胀赋予D3膜和D1膜足够能量，D3膜变成膜世界而D1膜长成宇宙弦！ 所以我们把我们的三维空间叫做膜世界，这是宇宙动力学演化的必然结果!
弦理论简述
晏 滔
现代科学最大的创意
迄今为止最完美的理论
在单独的包罗万象的协和的数学框架下
描写自然界所有力的理论
弦理论的产生
• 20世纪的物理学有两次大的革命：一次是狭义相对论和广义相对论， 它几乎是爱因斯坦一人完成的；另一次是量子理论的建立。经过人们 的努力，量子理论与狭义相对论成功地结合成量子场论，这是弦理论 诞生之前最为成功的理论。 • 粒子物理的标准模型理论预言电子的磁矩是1.001159652193个玻尔 磁子，实验给出的数值是1.001159652188，精确度达13位有效数值。 在小至太阳系，大至整个宇宙范围里，实验观测与理论很好地符合。 • 但在极端条件下，引出了时空奇异，显示了理论自身的不完善。量子 场论和广义相对论是相互不自洽的，因此量子场论和广义相对论应该 在一个更大的理论框架里统一起来。 • 现在更大的理论框架已构建起来，它就是超弦理论。
国际弦理论大会在京召开 霍金来华参会
霍金称粒子对撞实验 或可找出弦理论重要证据
基本观点
• 弦理论认为自然界的基本单元不是像电子、光子、中微子和夸克等这 样的粒子，这些看起来像基本粒子的东西实际上都是很小的弦的闭合 圈(称为闭弦)，弦的不同振动产生出这些不同的基本粒子。 弦理论从一些非常基本和简单的单元就能得到宇宙的无穷变化和复杂 性。
超弦产生万物
一种包容所有一切的理论学说
间的宇宙的起源问题，因为广义相对论和量子场论在奇点 上都失效了，初始条件也就没有了，弦理论有望解决这个 问题。 • 为何弦理论中有11个维数呢?答案来自于膜/弦在多少个方 向自由运动的问题,我们要求运动方向数能保证量子力学 几率有合理的数值,膜可以在9个横向空间和1个时间中运 动,但不能在第11个纵向空间中运动,第11个纵向空间在一 定程度上锁在膜本身的结构里.实际上11维是最严格的超 对称所要求的.