天文在线M理论能把各种弦理论结合在一起吗?

弦理论 VS M理论:解释宇宙的对决

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【天文在线M理论能把各种弦理论结合在一起吗?】
在弦理论中，微小的弦取代了传统的亚原子粒子。 (图片:?米歇尔·泰勒 | 示意图)
保罗·M·萨特是俄亥俄州立大学的天体物理学家、《向宇航员和太空电台提问》的主持人、《你在宇宙中的位置》的作者。萨特将这篇文章贡献给了Space.com特约的专家之声:观点与见解。

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在20世纪90年代早期，弦理论陷入了理论困境。几十年来，理论家们一直全心全意地相信构成现实的基本构件是微小的、振动着的弦。这是一个潜在的具有革命性的想法，它能够把自然界所有的力和物质所有的构件结合成一个单一而和谐的画面。

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然而令人疑惑的是，弦理论的五个模型，每一个看起来都与其他的截然不同。究竟哪一个才是正确的呢?
弦理论的五个模型

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这五种不同的弦理论有一些共同点。首先，它们都涉及弦，也都要求我们的宇宙有10个维度：通常是3个空间维度， 1个时间维度，还有6个更袖珍的维度——它们很小，以至于在亚微观的尺度上卷曲在一起。
在这几个理论中，弦振动的方式极大地丰富了我们的物质世界，从自然的力量到物质的构成，再到物理常数本身。但涉及到物理理论时，每个弦理论的细节就变得很重要，而这五种相互竞争的弦理论模型在细节上有所不同。一些理论只有闭合的弦环，而另一些理论则允许开放的、摆动的弦；一些理论只允许振动沿弦的一个方向传播，而另一些则允许沿两个方向传播；有些理论则是其他理论的结合。

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如果你好奇的话，这五种弦理论的名字分别是:1型， IIA型， IIB型，杂交 SO(32)型和E8×E8弦型。
很显然，它们不可能都是对自然的正确描述，但哪一个是“真正的”弦理论，哪一个又是假的呢?这个问题时至今日依然在争论，因为现在的弦理论并不完整，也没有所谓的弦理论的最终方程，没有那种可以印在t恤上的存在，更没有和我们描述爱因斯坦引力方程或麦克斯韦电磁方程一样的确切方法。

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我们只有一个近似的值，我们希望它接近实际理论值——但这无法证明。这五种弦理论模型代表了五种不同的近似值，我们目前无法判定哪一种是最好的。
命运的二象性
1995年，著名理论物理学家爱德华·威腾在年度弦理论会议上发表了演讲。在演讲中，他提出了一个新奇的观点，他认为这五种弦理论也许并没有那么大的差异。

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事实证明，这五种弦理论之间存在着有趣的联系，被称为二象性或对称性。例如，对于弦来说，我们不知道它们之间的相互作用有多强，但是如果采用1型弦理论来增强它们的相互作用强度，最终你会得到弱化版的杂交SO(32)型。
又比如说，有时候弦以一定的动量围绕一个很小的、卷起来的维度旋转一定的次数，但是它旋转和动量的二象性会快速翻转。这种二象性将IIA型和IIB型弦理论联系了起来。