什么是M理论(M-Theory)？

在J.R.R.托尔金的《霍比特人三部曲》中，一系列的魔法戒指是用黄金锻造而成的，每一枚戒指都为戴着它的人拥有不可思议的力量。为了保持力量平衡，有一枚戒指统治着所有的魔戒，它比其他理论更强大，因为它统一了它们。M理论是...

在J.R.R.托尔金的《霍比特人三部曲》中，一系列的魔法戒指是用黄金锻造而成的，每一枚戒指都为戴着它的人拥有不可思议的力量。为了保持力量平衡，有一枚戒指统治着所有的魔戒，它比其他理论更强大，因为它统一了它们。M理论是超弦的统一理论，它解释了多个超弦理论实际上是看待同一理论的不同方式。从这个意义上说，M理论是“一个将它们结合在一起的理论，阿尔伯特·爱因斯坦去世时正在寻找一个可行的M理论超弦理论认为，以前被认为是能量小球的粒子，实际上是微小的摆动的弦。虽然弦比我们能探测到或测量到的任何亚原子粒子都小，但它们构成了宇宙中所有的物质。这种独特的振动字符串的数目决定了创建的粒子类型，每一个都有一个不同的振动特征，弦论特别重要，因为它将无限小的量子世界与我们通过感官所知的世界结合起来超弦还将宇宙中所有的四种力量结合在一起：强弱核力、电磁力和引力。爱因斯坦一生都在寻找统一的场论，或者说“万物理论”。M理论是第一个在数学上合理的理论在M理论之前，超弦理论认为有十个维度。我们知道的三个维度，另外六个维度形成了非常小的“卷曲”点，在空间/时间中无处不在。超弦理论的弦存在于这六个维度中。时间总共有十个维度。但很快出现了几个相互矛盾的理论，似乎都证明了弦论。这是一个难题，因为如果这个理论是正确的，就不应该有相互冲突的理论，而是一个确定的理论。M理论最终证明是一个将所有其他理论结合起来的单一理论。M理论提出了一个第11个维度，在数学上消除了这个理论在这个第十一维度中，一个弦可以获得足够的能量无限膨胀到科学家所说的浮动膜。根据这个理论，我们的宇宙存在于一个漂浮的膜上，并且在它们自己的膜上有无限平行的宇宙。我们进一步发现（数学上）重力可能会从另一个附近的膜“泄漏”到我们的膜中，这说明了它与其他力相比相对较弱的力。M理论和超弦理论成功了，而标准模型没有成功，用一个优雅的理论统一了宇宙中的所有力通过引入第11维度，M理论成功地将弦理论中的“竞争”理论结合起来科学家们发现不同的理论实际上是对同一理论的多种方法，就像古老的谚语所说的那样，盲人每人触摸大象的不同部位，提供了看似矛盾的观察结果。M理论也提供了这个谜题的另一个重要方面，因为它解释了大爆炸可能是如何发生的，两个薄膜发生碰撞。这种碰撞产生的能量在数学上与我们从现有科学中所知道的是一致的。因为弦理论预测了我们目前无法测量的现象，比如细绳，额外的维度和多个宇宙，一些科学家断然拒绝，另一些科学家发现理论本身的数学优雅证明了它必须是正确的，并期望M理论和超弦最终得到验证

发表于 2020-08-26 08:32
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分类：科学教育

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