【通俗科普弦理论和M理论，我们的宇宙是十一维度的？】
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弦理论讲述的是什么？如果你在大街上随便采访一个人 ， 十有八九都不了解 。 即便有了解的 ， 基本上也只是听说过而已 ， 很难比较深入地了解弦理论到底是一个什么样的理论 。 对于普通人来讲 ， 弦理论太深奥了 。
喜欢科幻电影和小说的伙伴们 ， 应该在电影小说里看过关于弦理论的相关故事情节 ， 但一般这种情节都比较烧脑 ， 不太容易理解 ， 特别是弦理论还需要借助一些数学工具才能更准备地描述出来 。
弦理论是我们认识世界的一种方式 ， 主要是关于“宇宙万物到底由什么组成的？” 。 以前人们认为最小的结构单元是原子 ， 后来发现了更小的电子 ， 质子 ， 质子下面还有夸克 。 但是还有没有比夸克更小的结构单元呢？
目前的科学理论（粒子标准模型）认为 ， 电子 ， 夸克等粒子都是基本粒子 ， 它们是不能再分的 。
不过弦理论认为 ， 宇宙万物都是由最基本的弦组成的 ， 弦在不停地振动 ， 就像一根振动的橡皮筋那样 ， 弦理论可以诠释很多种物理学现象 。
在物理学上 ， 电子夸克等基本粒子是没有结构的 ， 在数学上可以看作是一个点 。 但如果是这样 ， 问题就来了：同样的一个点 ， 为什么可以表现为不同的基本粒子？有时候表现出来夸克 ， 有时候表现出来电子或其他基本粒子？
为什么简单的一个点可以表现出如此丰富的物理信息呢？
为了诠释这种问题 ， 在20世纪70年代 ， 一种前沿的理论 ， 弦理论诞生了 。 根据该理论的诠释 ， 组成宇宙万物的基本单元并不是像夸克电子这样的基本粒子 ， 而是像弦一样不断振动的东西 ， 一维的东西 。 弦不同的振动模式（比如说振动频率）就会表现出不同的粒子 。 弦理论刚提出了 ， 就引起了很大的轰动 ， 引起了很多理论物理学家的极大兴趣 。
振动的弦 ， 也分为两种形式 ， 一种是开放的弦 ， 称为“开弦” ， 就像线段一样 ， 有两个端点 。 另一种是闭合的弦 ， 就像圆圈一样 。 弦理论认为 ， 传播引力的引力子就是由闭合的弦组成的 。
弦理论的诞生具有一定的偶然性和必然性 ， 下面简单说说弦理论诞生的背景 。
在弦理论诞生之前（实际上至今仍是如此） ， 科学家们一直渴望找到一个物理学界大统一理论 ， 能够完全描述自然界四种基本作用力（强力 ， 弱力 ， 电磁力 ， 引力） 。
通过不断地努力 ， 前三种力 ， 强力弱力和电磁力终于能够统一了 ， 但唯独引力被排除在外 ， 科学家们一直没有找到引力子 ， 目前关于引力子的概念都是一种假设 ， 科学家们并没有在大型粒子对撞机中发现引力子的存在 。 于是科学家脑洞大开 ， 提出了弦理论（当然过程就不是如此简单 ， 这里只是简单描述） ， 最先提出弦理论的是物理学家韦内齐亚诺 。
随着弦理论的发展 ， 出现了不同模式的弦理论 ， 有多达五种弦理论 。 但我们都知道 ， 描述大自然的理论应该是唯一的 ， 不可能有两个不同的理论去描述大自然运行规律 。
到了上世纪八九十年代 ， 一个科学家站了出来 ， 它就是爱德华威滕 ， 创建了史无前例的M理论 ， 统一了之前的物种弦理论 。
这里的M道理是什么意思呢？有人说是Magic（谜） ， 有人说是Master ， 其实这些都不对 。 M并没有什么非常特殊的物理学含义 ， 它只是威腾的首字母W反过来写而已 。
最开始的弦理论必须是严格的九维度空间加上一维时间 ， 这样它才是自洽的 ， 否则就不成立 。 而M理论则不然 ， 它认为宇宙是十一维度的 ， 十一维度理论是超引力理论 ， 该理论中存在一个非常特殊的解 ， 而这个解的根本并不是一维度的弦 ， 而是二维的膜 ， 就像一张纸那样 ， 一张纸（膜）卷曲到非常微小的程度 ， 就变成了一维的弦 。
所以 ， M理论的提出开启了弦理论的二次革命 ， 认为弦也可能不是自然界最基本的单元 ， 而膜才是最根本的单元 。
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