弦理论

弦理论,在粒子物理这是一种试图融合的理论量子力学与阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论．这个名字弦理论来自于建模亚原子粒子它们是微小的一维“弦状”实体，而不是更传统的方法，在这种方法中，它们被建模为零维点粒子。这个理论设想,一个字符串经历特定振动模式的粒子对应于具有质量和电荷等特定性质的粒子。在20世纪80年代，物理学家们意识到弦理论有潜力融合自然界的所有四种力重力，电磁，强大的力量,弱力以及所有类型的物质量子机械框架，表明它可能是长期寻求的统一场论．虽然弦理论仍然是一个充满活力的研究领域，正在迅速发展，但它主要仍然是一个数学结构，因为它还没有与实验观测联系起来。

相对论和量子力学

1905年，爱因斯坦统一了空间和时间(看到时空)与他狭义相对论表明空间运动影响时间的流逝。1915年，爱因斯坦进一步统一了空间、时间和万有引力与他的广义相对论，表明空间和时间的扭曲和曲线是重力的原因。这些都是巨大的成就，但爱因斯坦梦想着更伟大的统一。他设想一个可以解释空间、时间和所有自然力的强大框架——他称之为统一理论。在他生命的最后三十年里，爱因斯坦孜孜不倦地追求这一愿景。尽管不时有传言说他成功了，但仔细观察总是会使这种希望破灭。大多数爱因斯坦的同时代人都认为寻找统一理论是无望的，如果不是被误导的话。

相比之下，从20世纪20年代开始，理论物理学家主要关注的是量子力学-新兴的描述框架原子亚原子过程。在这种尺度下的粒子质量非常小，引力在它们的相互作用中基本上无关紧要，因此几十年来量子力学计算通常忽略了广义相对论效应。相反，到20世纪60年代末，人们的注意力转向了另一种力量强大的力量，结合在一起质子而且中子在原子核内。欧洲核研究组织的年轻理论家Gabriele Veneziano (欧洲核子研究中心)，他在1968年做出了重大突破，因为他意识到一个有200年历史的公式，即欧拉函数，能够解释很多数据然后在各方面收集强力粒子加速器世界各地。几年后，三位物理学家——Leonard Susskind的斯坦福大学，尼尔斯玻尔研究所的霍尔格·尼尔森，还有科学家南部阳一郎因为的芝加哥大学——通过展示数学在他的提议的基础上，描述了类似于细绳的微小能量丝的振动运动，启发了这个名字弦理论．粗略地说，该理论认为，这种强大的力相当于将连接在弦端点上的粒子捆绑在一起的弦。

预测和理论困难

弦理论在直觉上是一个有吸引力的提议，但到了20世纪70年代中期，更精确的测量强大的力量偏离了它的预测，导致大多数研究人员得出结论，弦理论与物理无关宇宙无论数学理论多么优雅。尽管如此，仍有一小部分物理学家继续研究弦理论。1974年约翰·施瓦兹的加州理工学院而且École Normale Supérieure的Joel Scherk和北海道大学的Tamiaki Yoneya各自独立地提出了激进观点结论．他们认为，弦理论中一个被认为是失败的预言——存在一种特殊的无质量粒子，没有任何研究强力的实验曾经遇到过——实际上正是爱因斯坦所预期的统一的证据。

虽然还没有人成功地将广义相对论和量子力学结合起来，但初步的工作已经确定，这样的结合需要弦理论所预测的无质量粒子。一些物理学家认为，弦理论通过将这种粒子构建在其基本结构中，将大的定律统一在了一起。广义相对论)和小的法则(量子力学)．这些物理学家认为，弦理论不仅仅是对强作用力的描述，而是需要重新解释，作为迈向宇宙的关键一步爱因斯坦的统一理论。

这一声明被普遍忽视。弦理论在描述强力的第一次化身中已经失败了，许多人认为它现在不太可能作为解决方案解决一个更困难的问题。这个观点是提振弦理论自身的理论问题。首先，它的一些方程显示出不一致的迹象;另一方面，该理论的数学要求宇宙不仅有一般经验的三个空间维度，而且还有其他六个空间维度(总共九个空间维度，或总共十个空间维度)时空维)。