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超弦介紹
（作者未知） 2011/8/30
（接上頁(yè)）們將注意力放在能量為1/N量級(jí)的態(tài)（N為矩陣的行數(shù)或列數(shù)），在N趨于無(wú)窮大的極限下，可以導(dǎo)出一類通常的規(guī)范場(chǎng)理論。許多跡象表明，在大N極限下，理論將變得更簡(jiǎn)單，許多有限N下的自由度將不與物理的自由度耦合，因而可以完全忽略。所有這些結(jié)論都是在光錐坐標(biāo)系和有限N下得到的，可以預(yù)期一個(gè)明顯洛侖茲不變的表述將是研究上述問(wèn)題極有力的工具。具體來(lái)說(shuō)，人們期望在如下問(wèn)題的研究上取得進(jìn)展：
（1）全同粒子的統(tǒng)計(jì)規(guī)范對(duì)稱xx應(yīng)從一個(gè)更大的連續(xù)的規(guī)范對(duì)稱xx導(dǎo)出。
（2）時(shí)空的存在應(yīng)與超對(duì)稱理論中玻色子和費(fèi)米子貢獻(xiàn)相消相關(guān)聯(lián)。
（3）當(dāng)我們緊致化更多維數(shù)時(shí)，理論中將出現(xiàn)更多的自由度，如何從量子場(chǎng)論的觀點(diǎn)理解這一奇怪的xx質(zhì)？
（4）有效引力理論的短距離（紫外）發(fā)散實(shí)際上是某些略去的自由度的紅外發(fā)散，這些自由度對(duì)應(yīng)于延伸在兩粒子間的一維D－膜，從場(chǎng)論的觀點(diǎn)來(lái)看，這些自由度的xx質(zhì)是非常奇怪的。
（5）將M理論與宇宙學(xué)聯(lián)系起來(lái)。
顯然，沒(méi)有太多的理由認(rèn)為矩陣?yán)碚撌荕理論的一個(gè)完美的表述。值得注意的是矩陣?yán)碚摰拇_給出了許多有意義的結(jié)果，因此也必定有其物理上合理的成分，這很像本世紀(jì)初量子力學(xué)完全建立前的時(shí)期（那時(shí)，普朗克提出能量量子導(dǎo)出黑體輻射公式，玻爾提出軌道量子化給出氫原子光譜），一些有關(guān)一個(gè)全新理論的跡象和物理內(nèi)涵已經(jīng)被人們發(fā)現(xiàn)了。但是，我們離真正建立一個(gè)完美自洽M理論還相距甚遠(yuǎn)，因此有必要從超弦理論出發(fā)更多更深地發(fā)掘其內(nèi)涵。在這方面，超弦理論的研究又有了新的突破。
1997年底，馬爾達(dá)塞納（Maldacena）基于D－膜的近視界幾何的研究發(fā)現(xiàn)，緊化在AdS5×S5上的IIB型超弦理論與大N SU（N）超對(duì)稱規(guī)范理論是對(duì)偶的，有望解決強(qiáng)耦合規(guī)范場(chǎng)論方面一些基本問(wèn)題如夸克禁閉和手征對(duì)稱破缺。早在70年代，特胡夫特（磘 Hooft）就提出：在大N情況下，規(guī)范場(chǎng)論中的平面費(fèi)曼圖將給出主要貢獻(xiàn)，從這一結(jié)論出發(fā)，波利考夫（Polyakov）早就猜測(cè)大N規(guī)范場(chǎng)論可以用（非臨界）弦理論來(lái)描述，現(xiàn)在馬爾塞納的發(fā)現(xiàn)將理論和規(guī)范理論更加具體化了。1968年維內(nèi)齊諾（Veneziano）為了解決相互作用而提出了弦理論，發(fā)現(xiàn)弦理論是一個(gè)可以用來(lái)統(tǒng)一四種相互作用力的統(tǒng)一理論，對(duì)偶xx的研究引出了M理論，現(xiàn)在馬爾達(dá)塞納的研究又將M理論和超弦理論與規(guī)范理論（可以用來(lái)描敘強(qiáng)相互作用）聯(lián)系起來(lái)，從某種意義上來(lái)說(shuō)，我們又回到了強(qiáng)相互作用的這一點(diǎn)，顯然我們對(duì)強(qiáng)相互作用的認(rèn)識(shí)有了極大的提高，但是我們?nèi)詻](méi)有完全解決強(qiáng)相互作用的問(wèn)題，也沒(méi)有解決四種相互作用力的統(tǒng)一問(wèn)題，因此對(duì)M理論、超弦理論和規(guī)范理論的研究仍是一個(gè)長(zhǎng)期和非常困難的問(wèn)題。
超弦理論認(rèn)為，在每一個(gè)基本粒子內(nèi)部，都有一根細(xì)細(xì)的線在振動(dòng)，就像琴弦的振動(dòng)一樣，因此這根細(xì)細(xì)的線就被科學(xué)家形象地稱為“弦”。我們知道，不同的琴弦振動(dòng)的模式不同，因此振動(dòng)產(chǎn)生的音調(diào)也不同。類似的道理，粒子內(nèi)部的弦也有不同的振動(dòng)模式，不過(guò)這種弦的振動(dòng)不是產(chǎn)生音調(diào)，而是產(chǎn)生一個(gè)個(gè)粒子。換言之，每個(gè)基本粒子是由一根弦組成。
超弦理論認(rèn)為，粒子并不存在，存在的只是弦在空間運(yùn)動(dòng)；各種不同的粒子只不過(guò)是弦的不同振動(dòng)模式而已。自然界中所發(fā)生的一切相互作用，所有的物質(zhì)和能量，都可以用弦的分裂和結(jié)合來(lái)解釋。
弦的運(yùn)動(dòng)是非常復(fù)雜，以至于三維空間已經(jīng)無(wú)法容納它的運(yùn)動(dòng)軌跡，必須有高達(dá)十維的空間才能滿足它的運(yùn)動(dòng)，就像人的運(yùn)動(dòng)復(fù)雜到無(wú)法在二維平面中完成，而必須在三維空間中完成一樣。
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