弦理論和超弦理論有什麼區別?

科學探索菌


這個問題可以從超弦理論的發展歷史找到答案。

弦理論是一種還在發展中的理論物理,它原本的目的是試圖描述原子核內的強作用力,隨著弦理論發展成超弦理論,乃至M理論,它有望統一描述四種基本作用力成為一種萬有理論。

弦論主張以不同振動模式的“弦”對應各種基本粒子,

當楊振寧和羅伯特·米爾斯引入非交換規範場論以及運用對稱性破缺機制來建構強相互作用的模型後,有一個叫韋內齊亞諾的物理學家試圖獨闢蹊徑去解釋強力本質。

韋內齊亞諾“重新”發現了歐拉積分的貝塔函數,並使用這個函數描述了一種強力模型,吸引了一些物理學家深入研究後發現,在這個模型中,粒子可以被理解為一小段類似橡皮筋那樣可扭曲抖動的有彈性的“線段”,它還能解釋夸克禁閉的原因。

這就是最早版本的弦理論,因為它只預測玻色子的存在,也被稱為玻色弦理論。

它預測了一種虛質量的弦模式即所謂“快子”,它的速度下限是光速,由於它過於抽象且無法通過實驗驗證,並且這個理論的基礎在數學中包含26維,複雜且不美觀,而善於使用奧卡姆剃刀的物理學家傾向於相信物質世界的本質是簡潔優美的。

後來隨著標準模型確認了夸克與輕子兩種基本費米子,以及費米子和玻色子之間的自發對稱破缺,弦理論借鑑超對稱思想發展成了超弦理論。

新的超弦模型將數學描述中的26維減少到了10維,通過10維中弦的不同形態就可以得到各種基本粒子。

並且這個模型中存在一個質量為0,自旋為2的粒子,貌似是可以描述引力的引力子,這引發了第一次超弦革命。

之後又出現了所謂混合弦理論,衍生出五種版本的超弦理論,後來又有人將五種超弦理論統一為M理論。

在M理論中,空間具有11維,其中的7個緯度緊緻化蜷縮在普朗克尺度的真空中,物質的基本構成不僅是一維的弦,也可以是二維的“膜”甚至三維的形態。

使用M理論似乎可以驗證霍金關於黑洞熵的預測,由此引發第二次超弦革命。

雖然有很多人認為弦理論很有可能會成為大統一理論,但它最終能不能成功的解釋所有作用力和物質宇宙的所有規律還是未知數,畢竟在現有的技術條件下基本無法通過實驗驗證。


心繫宇宙天地寬


弦理論是一種理論物理,其研究對象不是0維的點粒子,而是一維的弦。弦論是最有希望的萬能理論(統一四大作用力)。

由於光子靜質量必須為0,推導出弦理論必須為25維才能成立。

超弦理論是引入超對稱的弦理論,可認為是升級版的弦理論。

同樣由於光子靜質量必須為0,引入超空間的座標方向振動後必須為9維才能成立。

M理論統一了5種超弦理論,可認為是升級版的超弦理論

9維空間中存在5種形式不一樣的超弦理論,愛德華·威滕證明其在更高維度下是統一的。所以M理論的空間為10維。

最後加上時間維,就是現在所謂的11維宇宙。

以上理論無法驗證,更像數學。


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“弦”之概念在“弦理論”中如何定義?是“波動”等價於“正弦波”。這個等價關係之根據,“任何一個波,都可分解為多個正弦波之和”。扱端情況,分解為福河么埃級數。這裡有個條件。波動是在一個平面內,沿直線傳播。波形曲線才是正弦曲線。不是正弦型曲線時,才可展開為正弦型級數。如果,媒質線是三維繞曲線時。向同一個座標平面投形時。不同週期長度之投形不一樣長。在座標平面內之投形不是等週期之波動。無法展開為正弦型級數。這時,“相位”概念無法定義。“相位相同點之速度為波速”崩潰了。

另一方面,波形不一定是曲線。以點波源生成的波來說。視運動覺得,波跡是一個最外邊沿為波源點為球心之球面。不一定是全球面,總是球扇形之底面。球面半徑不斷增大,很容易就以dr/dt來定義波動速度。即把波動分解為“在要點間沿直線傳播”。光波在兩點間己觀測證明,不是治直線前進。這並不能否定,光波跡外沿表面不是球面。只是,兩點間傳播路線不是半徑。較半徑很長。光波波速較半徑增長速度更大。

量子可以理解為能量以最短波長存在的一段完整單波,但不一定是正弦型波。

不首先解決沿三維繞曲線傳播之波動定義。弦理論是建築在沙灘上之大廈。無法完工。


西大數53屈


我個人沒看過弦理論和超弦理論,所以對這兩個理論只是從頭條中別人的介紹中獲得的一麟半爪的信息,從這些信息中,我估計,弦理論就是理子力學進一步深入研究後的猜想假設,這個假設在現階段的實驗技術水平,由於量子糾纏和測不準等原因,這個理論是無法實驗檢驗的,所以弦理論只能是假設,根據名稱推測,我估計超弦理論是在弦理論的基礎上進一步猜想假設,如果是這樣,對於超弦理論的評價,我只能用老子在《道德經》中“弦之又弦”這句話來形容了,由於我沒看過這些理論,我的觀點不一定正確。


龍一歐


超弦理論即弦論。

弦論是統一場論。

弦論將引力與量子力學統一。


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