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蟲洞理論、超弦與多維空間的基本知識(shí)
（作者未知） 2011/8/30
超弦理論認(rèn)為，不存在粒子，只有弦在空間運(yùn)動(dòng)，各種不同的粒子只不過是弦的不同振動(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)合來解釋。
最為奇特的是，弦并不是在平常的三維空間運(yùn)動(dòng)，而是在我們無法想象的高維空間運(yùn)動(dòng)。我們過去關(guān)于空間的觀念都是錯(cuò)誤的，空間正在以一種陌生得令人驚訝的方式活動(dòng)著。
超弦與多維空間
粒子的下面是什么？
眾所周知，物質(zhì)是由原子組成，而原子由原子核和電子組成，原子核又由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子又由夸克組成。那么，夸克和電子又是由什么構(gòu)成的呢？科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，夸克和電子都不可再分了，似乎是沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的點(diǎn)粒子，因此把它們稱為基本粒子�；玖Ｗ邮且磺形镔|(zhì)的基本單元，就像英語里的“字母”一樣。
但是，已知的基本粒子并不僅僅是夸克和電子兩種，而是多達(dá)數(shù)百種，而且，每一種基本粒子都有它們的反粒子。我們現(xiàn)在把所有的基本粒子分為三大類，通常稱為 “族”：輕子族，包括電子、中微子等；夸克族，包括上夸克、下夸克、粲夸克、奇異夸克、頂夸克和底夸克這六種夸克和各自的反夸克；媒介粒子族，包括光子、膠子等。非常奇怪的是，除了夸克和電子外，大部分基本粒子都不組成更大的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，例如，中微子總是在宇宙中獨(dú)來獨(dú)往，不與其它物質(zhì)發(fā)生相互作用；媒介粒子則只在其它粒子間傳遞力的作用；還有很多粒子像介子、超子等都極不穩(wěn)定，通常在極短時(shí)間內(nèi)衰變成其它粒子。
我們知道，電子能像地球繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)那樣繞著原子核運(yùn)動(dòng)，但電子能不能也像地球那樣進(jìn)行自轉(zhuǎn)呢？按理說，這是不可能的，因?yàn)槲矬w在自轉(zhuǎn)時(shí)，其轉(zhuǎn)軸上有一個(gè)固定不動(dòng)的中心點(diǎn)，電子既然是一個(gè)點(diǎn)狀粒子，那它就不會(huì)有什么多余的“中心點(diǎn)”，它的自旋也就無從談起。但科學(xué)家證實(shí)，電子仍然像地球那樣，既公轉(zhuǎn)，也自轉(zhuǎn)，而且永遠(yuǎn)地以固定不變的速率旋轉(zhuǎn)，這是電子自身固有的性質(zhì)，稱為“內(nèi)稟自旋”。而且，所有的基本粒子都有與電子相同的自旋。
然而粒子的自旋與地球自轉(zhuǎn)是不一樣的，地球的自轉(zhuǎn)是連續(xù)的，粒子的自旋則是間隔性的，也就是說，它的自旋是一跳一跳著進(jìn)行的。
每一種粒子的所有成員都是相同的，我們不可能把兩個(gè)電子或者中微子區(qū)別開來。而不同種類的粒子則有著明顯的不同，其主要區(qū)別就在于它們的質(zhì)量、電荷以及內(nèi)稟自旋都各不相同。
這些基本粒子性質(zhì)各不相同的原因是什么？它們?yōu)槭裁丛诓煌５刈孕�？這些不同的粒子還能不能找到更深層的、統(tǒng)一的內(nèi)部結(jié)構(gòu)？這些問題長(zhǎng)期以來都在困繞著科學(xué)家們。
為何有四種力？
進(jìn)一步的問題就是，這么多不同種類的粒子是如何聯(lián)系在一起的？假如宇宙是由很多微小的、相互間沒有關(guān)系的物質(zhì)微粒組成的，它們中的任何一個(gè)都是像被“隔離”的，那么，在這樣的一個(gè)宇宙中，就會(huì)既無恒星，又無行星和生命，只是一個(gè)寂寞的、完全沒有事件發(fā)生的微粒集合。
幸運(yùn)的是，事實(shí)并非如此，宇宙中存在著各種類型的力，是它們把散沙般的基本粒子結(jié)合在一起，組成了各種各樣的物質(zhì)，并安排了宇宙間的秩序。這些力從本質(zhì)上都可歸結(jié)為四種基本力：引力、電磁力、強(qiáng)力和弱力。
這四種力的來源是不一樣的。引力源于物體質(zhì)量的相互吸引，兩個(gè)有質(zhì)量的物體間就存在引力，物體的質(zhì)量越大，引力就越大。電磁力是由粒子的電荷產(chǎn)生的，一個(gè)粒子可以帶正電荷，或者帶負(fù)電荷，同性電荷相斥，異性電荷相吸。如果一個(gè)粒子不帶電荷，則不受電磁力的影響，不會(huì)感受到排斥力和吸引力。強(qiáng)力主要是把夸克結(jié)合在一起的力，所以也叫核力。像電磁力一樣，也起源于電荷，不過只是夸克間的電荷，物理學(xué)家稱之為“顏色電荷”。弱力的作用是改變粒子而不對(duì)粒子產(chǎn)生推和拉的效應(yīng)，像核聚變和核裂變這兩個(gè)過程都是受弱力支配的。
四種力的相對(duì)強(qiáng)度以及作用范圍都有著巨大的區(qū)別。從相對(duì)強(qiáng)度上來說，假定以電磁力的強(qiáng)度為一個(gè)單位強(qiáng)度，則強(qiáng)力要比這個(gè)單位大出100倍，弱力只有 1/1000，引力小到幾乎是可以忽略不計(jì)的：在微觀世界中，它只有電磁力的1040分之一！從作用范圍上來說，引力的作用范圍是宇宙范圍的；電磁力的作用范圍在理論上可以達(dá)到無限遠(yuǎn)，但實(shí)際上，大多數(shù)物體正負(fù)電荷相互抵消，其外部都呈電中性；而強(qiáng)力和弱力的作用范圍則極小，只能在粒子范圍內(nèi)發(fā)生作用。
這四種強(qiáng)弱懸殊、性質(zhì)各異的基本力，完全控制了我們的宇宙。
現(xiàn)在問題又來了：為什么有四種基本力？為什么不是五種、三種或者一種？這四種力為什么如此不同？為什么強(qiáng)力和弱力只能在微觀尺度上發(fā)揮（未完，下一頁(yè)）
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