弦理论中的时空维度和超弦振动

简说---超弦理论简说---超弦理论1 K( U- f6 ?! _$ q& o3 h: ?# u( I( c H: a一，由古老数学而来，走向终极未来――弦理论历史* a5 K0 {2 P% F/ x: c# n- {0 l" u% [& o4 F) ^说起弦理论（或是超弦理论），其最早是20世纪六十年代被人类偶然发现的。

当时的人们正在研究有关“强力”（自然界四种基本力中最强的力，将夸克组成质子和中子，将质子与中子束缚成原子核的力）的信使粒子（传导力的粒子）――“胶子”的性质时偶然发现，一个两百多年前的数学公式――欧拉B 函数可以很好地解释强力及胶子的产生及作用机制。

科学家们将物理学的概念带入数学公式，发现了其公式可以理解为是一种“弦”（就是线或线圈）的振动。

由此，弦理论诞生了。

.i. i1 D2 r1 _7 x7 o3 {4 `* O( j5 N+ C但是，用弦理论来解释强力因为某种原因继续下去变得十分困难，同时七十年代初，随着加速器的进步，人类对于亚原子结构的探索又更深了一层，“量子色动力学”产生了，它在量子场论的框架下很好的解决了有关强力的问题。

所以，弦理论又被暂时搁置了。

- Y0 b3 `0 h5 B. `) S8 E. b1 G" \( b后来，到了八十年代，格林和施瓦茨（两者都是当今最伟大的弦理论学家，至今仍十分活跃）通过持续的研究和努力克服解决了弦理论原来的缺点，并发现它其实不单单能够解释强力，其理论甚至有能力容纳自然界的全部四种基本力（强力，弱力，电磁力和引力）；不但如此，它甚至能缝合量子力学与广义相对论――同被人们在微观和宏观尺度上奉为经典理论的巨大鸿沟！又加之自95年兴起的第二次超弦革命（发现超对偶性，弥补了近似性计算为弦理论所造成的局限），这使得弦理论在当今最有望成为一个统一的，包含万有的理论（Theory Of Everthing ）！, A3 ^5 w8 ?- d+ i2 t* C3 ~, g, ^& f0 A a6 \& k( s8 r; V) U二，喧闹与平静――两大理论之百慕大三角* ^2 E* C0 e5 `/ ?) s# Q& s# p/ ~6 _ Q" B- b9 |" o爱因斯坦的相对论为我们带来的不仅仅是质能转化公式（能量等于质量乘以光速的平方），更重要的是，它革新了我们原有的时空观――自古以来，我们都认为这个宇宙只是我们人生的大舞台，它从远古就有，直到未来也不会有所改变――然则，相对论告诉我们，时空与其中所包容的物质都是相互联系相互影响的：物质的质量会对周围的空间产生作用，使之弯曲（如同在床上放一只保龄球，床会塌陷）；而空间的弯曲则会对物质的运动产生影响（床塌陷了，原本放在其上的小弹珠就会朝着塌陷滚动）。

弦理论知识点弦理论（String Theory）是一种超弦理论，是现代理论物理学中的一项重要研究领域。

它是一种试图解释宇宙的基本构成和力量相互作用的理论，被认为是实现“万物理论”或“统一的理论”的有力候选。

1. 弦的基本概念弦理论中的基本构成单位是一维的弦，而不是点状的粒子。

弦是一个能振动和扭曲的对象，其运动方式可以用数学上的曲线来描述。

弦的基本性质包括长度、张力和形状。

2. 弦理论的维度弦理论认为宇宙存在更高维度的空间，其超过我们熟悉的三维空间。

弦理论需要在10维或11维的空间中进行描述，其中包括了时间。

这些额外的维度对于现实世界而言是不可见的，因为它们被紧缩到了微小的尺度上。

3. 弦振动模式弦振动是弦理论中的重要概念之一。

根据不同的振动模式，弦可以表现出不同的粒子特性，包括轨道、质量和自旋等。

这些振动模式以能量的形式存在，而不同的振动状态对应不同粒子的性质和相互作用。

4. 超对称性超对称性是弦理论的重要数学框架之一，它在粒子物理学领域有着重要的意义。

超对称性是一种将费米子与玻色子相互联系的对称性，能够解决标准模型中的一些问题，如层次问题和暗物质等。

5. 弦理论中的统一性弦理论试图统一引力和量子场论，将爱因斯坦的广义相对论和量子力学统一起来。

弦理论可以描述所有粒子的运动和相互作用，并提供了一个框架来研究宇宙的起源、黑洞等天文学和宇宙学的问题。

6. 弦理论的多重解弦理论存在许多不同的解，即不同的弦振动模式和背景几何结构。

这些解对应不同的物理现象，并可能解释多种粒子的性质和相互作用。

目前，弦理论仍处于发展阶段，对解的研究是该领域的一个重要方向。

总结：弦理论作为现代理论物理学的重要研究领域，具有巨大的潜力和挑战。

它试图解释宇宙的基本构成和力量相互作用，以实现统一的理论。

弦理论中的弦振动模式、超对称性和统一性等概念都是理解这一理论的重要知识点。

尽管现在还存在许多未解之谜，但弦理论仍然是物理学家们探索宇宙奥秘的重要工具和思想框架。

超弦理论科学家猜想：物质是由像“弦”状的基本粒子所构成，都是很小很小的弦的闭合圈（称为闭合弦或闭弦），闭弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子。

尽管弦论中的弦尺度非常小,但操控它们性质的基本原理预言,存在着几种尺度较大的薄膜状物体,后者被简称为"膜".直观的说,我们所处的宇宙空间也许就是九维空间中的三维膜.弦论是现在最有希望将自然界的基本粒子和四种相互作用力统一起来的理论。

超弦理论- 超弦理论10维时空超对称性和 2维弦空间超对称性的弦理论。

该理论是1981年由M.B.格林和J.H.许瓦兹提出的。

根据超弦理论，引力子、规范玻色子、夸克和轻子等（见强子结构），都是弦在弦空间中振动的不同模式。

弦分闭弦和开弦两种，闭弦零质量模式构成超引力多重态，包含引力子、引力微子等；开弦零质量模式构成超杨-密耳斯多重态，包括规范场和规范费密子。

此外,弦还有无穷多高激发态模式。

弦的断裂或连接表示弦之间的相互作用。

当弦的张力趋向无穷大时，弦理论过渡到通常的点粒子理论。

超弦理论分为三种类型：Ⅰ型，由开弦和非定向闭弦构成，其低能极限等价于N=1的10维超引力和超杨-密耳斯理论,规范群为SO(N)和USP(N);Ⅱ型,仅由定向闭弦构成，不能描述规范相互作用,低能极限等价于N=2的10维超引力理论；Ⅲ型是1985年由D.J.格罗斯等人提出的杂交弦，由26维空间玻色弦和10维空间费密弦“杂交”而成,虽然它仅包含定向闭弦,但由于在环面上紧致化及孤立子的存在,可以描述规范相互作用,规范群为E8×E8或Spin(32)/Z，其中Spin(32)为SO(32)的覆盖群，其低能极限与Ⅰ型超弦相2同。

格林和许瓦兹于1984年证明：精确到一圈图，如果规范群为SO(32)，Ⅰ型超弦理论无反常且有限（此结论对杂交弦亦正确）。

因而超弦理论有可能成为一种把引力相互作用、弱相互作用、电磁相互作用、强相互作用统一起来的理论形式，因此它已成为1984～1985年粒子物理学理论最活跃的研究方向。

理解弦理论和超弦理论的基本原理弦理论和超弦理论被认为是现代物理学中最有前景的研究领域之一。

它们试图解释自然界中最基本的粒子和力的本质。

本文将介绍弦理论和超弦理论的基本原理。

一、弦理论的基本原理弦理论认为，一切物质都是由细小的一维线状物体，即弦，组成的。

这些弦可以是闭合的或者是开放的，它们的振动模式决定了物质的性质。

弦的振动带来了不同频率的谐波，这些频率就对应了不同的粒子。

1.1 维度的角色弦理论认为，我们的宇宙存在着超过三维的空间。

除了我们熟知的三维空间，还有六个额外的空间维度，这些维度卷曲起来，以至于我们无法察觉到它们。

这是弦理论独有的一个特点。

1.2 弦的振动模式弦的振动模式包括了弦长振动、横向振动和旋转振动等。

不同模式的振动会导致不同的粒子。

例如，基态振动模式对应着质量为零的引力子，而横向振动模式对应着电子等质量不为零的粒子。

1.3 弦共形不变性弦理论中的弦有一个重要特性，即共形不变性。

这意味着弦的物理性质在时空曲率变换下是不变的。

这个性质是弦给出一种替代引力理论的重要原因。

二、超弦理论的基本原理超弦理论是对弦理论的一个进一步发展，它解决了弦理论中的一些困难，并提供了一个更加完善的框架来描述自然界。

2.1 超对称性超弦理论中的一个关键概念是超对称性。

超对称性是一种将费米子和玻色子对应起来的对称性。

它可以解释为什么我们还没有观测到与夸克和轻子对应的超对称粒子。

2.2 弦的统一超弦理论认为存在五种不同的超弦。

这些超弦之间通过对偶性相互联系，它们在理论中是等价的，只是从不同的角度描述了同一个物理现象。

这些不同的超弦在高能物理中的定律达到了统一。

2.3 额外的维度超弦理论需要额外的维度来保证理论的内聚性。

与弦理论类似，这些额外维度也是卷曲起来的，无法直接观测到。

超弦理论认为，我们的宇宙是一个多维的膜，称为布朗宇宙或D-膜，而我们所处的宇宙仅仅是其中一个。

三、实验验证和未来展望弦理论和超弦理论是高度理论化的物理学理论，它们需要进一步的实验验证。

弦理论中的时空维度近几十年来，物理学家们一直在探索关于宇宙本质的核心问题。

弦理论作为一种尝试统一量子力学和引力相互作用的理论，吸引了科学界的广泛关注。

在弦理论的基础上，我们发现了一个非常有趣且令人着迷的概念——时空维度。

传统的物理学中，我们熟知的时空是由3个空间维度（长、宽、高）和一个时间维度构成的。

然而，弦理论提出了一种更加复杂和奇妙的观点：宇宙中可能存在多个额外的空间维度。

这些额外的维度并不是我们日常所熟知的，因为我们的感知系统无法直接观测到它们。

弦理论认为这些额外的维度被"紧缩"了起来，使得它们在我们的世界中过于微小而无法被察觉。

换句话说，我们只能在高能物理实验中或者宇宙的极端条件下，才能有可能捕捉到这些隐藏的维度。

那么，这些额外的维度究竟是什么样的？根据弦理论的观点，它们可能是非常奇特的形状，如圆环、螺旋等。

这些形状决定了空间维度的性质和它们与其他弦的相互作用方式。

这也意味着这些隐藏的维度在物理现象中起着重要的作用。

虽然我们无法直接观测到这些隐藏的维度，但是物理学家们通过理论推导和数学计算，成功地在弦理论中引入了额外维度的概念，并且得出了许多有趣的结论。

例如，隐藏维度的数目可能影响到物质的质量、力的强度等基本物理参量。

这为我们解释宇宙中一些现象提供了全新的思路。

另一个有趣的问题是，为什么我们只能感知到4个维度而忽略了其他的维度？弦理论认为这是因为我们的宇宙只是隐藏维度中的一部分。

类比一个漂浮在海洋表面的冰山，我们的世界只是宇宙的一部分，隐藏的维度则可能延伸到更远的区域。

弦理论的发展对于理解宇宙结构和基本粒子物理的发展起到了重要的推动作用。

通过加入额外维度的概念，弦理论为我们提供了一种新的方式来理解自然界的基本法则。

与此同时，这也带来了许多挑战和待解决的问题。

例如，我们如何验证隐藏维度的存在？我们如何解释宇宙的起源和演化？总结起来，弦理论中的时空维度是一个深奥而引人入胜的话题。

弦理论探索：穿越维度弦理论的基本介绍弦理论是一种寻求解释自然界基本粒子与力的理论，该理论认为所有基本粒子并非是零维度的，而是细小且具有能量的弦状对象。

这些弦可以振动，不同模式的振动对应不同的基本粒子，包括了我们所熟知的质子、中子、电子等。

弦理论的一个重要假设是空间不止存在三个维度，还可能存在额外的紧缩维度。

弦理论的基本思想是将所有基本粒子和力都看作是弦的振动模式。

不同的振动模式会产生不同的粒子，而粒子之间的相互作用则可以通过弦之间的相互作用来解释。

这在某种程度上是对现有粒子物理学中的点粒子模型的一种拓展和统一。

根据弦理论，空间不仅仅是我们所感知到的三个维度，而是一个更高维度的多元空间。

其中，一些额外的维度被假设为紧缩的、微小的，以至于我们无法直接观测到它们。

这些额外维度的存在可以提供对一些基本物理问题的全新解释，例如引力的来源和统一力量的起源。

弦理论的一个重要特点是它具有一种无量纲的固定精细结构常数，称为弦耦合常数。

这个常数决定了弦的相互作用强度，并且与自然界中的其他基本常数，如引力常数和元电荷，存在一定的关联。

这意味着弦理论具有一种内在的统一性，可以为自然现象提供全局性的解释。

弦理论是一种革命性的物理学理论，试图通过将基本粒子和力归结为振动的弦。

它提供了一种对空间维度的重新解释，探索了更高维度的存在，并追求建立一个全局统一的物理学模型。

然而，弦理论仍然面临许多未解决的问题，需要进一步研究和实验验证来验证其有效性和准确性。

维度的概念和重要性在弦理论与多维度的研究中，维度扮演着关键的角色，不仅对理解空间的结构起着重要作用，还为解释基本粒子和力的性质提供了新的视角。

维度可以被看作是物理空间中独立的方向，它描述了物体或者空间在各个方向上的自由度。

在传统的物理学中，我们认为自然界是三维的，即存在长度、宽度和高度。

然而，弦理论提出了更高维度的概念，认为除了我们熟知的三个维度之外，还可能存在额外的维度。

这些额外维度被假设为微小且紧凑的，因此无法直接观测到。

超弦理论宇宙的基本构建模块超弦理论是一种力图统一量子力学和相对论的理论，它认为我们所感知到的物质和力量都是由微小的、振动的超弦构成的。

这些超弦是宇宙的基本构建模块，它们的振动模式不仅决定了物质的性质，也决定了宇宙的结构和演化过程。

在超弦理论中，超弦是一种连续的线状物体，具有非常小的尺寸。

它们振动的方式可以被看作是一系列基本谐振模式的叠加，每一种振动模式都对应着不同的粒子。

这些振动模式可以被分为开弦和闭弦，它们之间的区别在于开弦的两个端点可以自由移动，而闭弦的两个端点是相连的。

超弦理论中存在五种不同类型的超弦，分别被称为I型、IIA型、IIB型、heterotic-E型和heterotic-O型超弦。

这些超弦之间的区别在于它们的振动模式和对称性不同，导致了它们所描述的物理现象也有所区别。

例如，IIA型和IIB型超弦具有超对称性，而I型超弦则没有。

超弦理论还包括了引力的描述，这是相对论的重要组成部分。

其中最具代表性的是引力子，它是一种质量为0的粒子，传递引力相互作用。

超弦理论中的引力子是通过闭弦的振动模式描述的，这些振动模式决定了引力的强度和作用范围。

除了超弦和引力子，超弦理论还涉及了其他类型的粒子，包括弦态玻色子和弦态费米子。

弦态玻色子是具有整数自旋的粒子，它们描述了物质的弦振动模式。

而弦态费米子则是具有半整数自旋的粒子，它们描述了物质的超对称性质。

超弦理论的一个重要特点是它包含了额外的空间维度。

根据理论，我们所处的宇宙实际上是一个十维的空间，其中六个维度处于紧致化状态，即卷曲在非常小的尺度上。

这些额外维度很难被直接观测到，但它们对超弦理论的结构和物理现象都有重要影响。

总结起来，超弦理论认为宇宙的基本构建模块是微小的、振动的超弦。

这些超弦的振动模式决定了物质的性质和宇宙的结构，它们通过不同的振动模式描述了不同类型的粒子，包括引力子、弦态玻色子和弦态费米子。

此外，超弦理论还包括了额外的空间维度，这些维度对宇宙的演化过程起着重要作用。

什么是弦理论量子场论和超弦理论二什么是弦理论量子场论和超弦理论(二)2量子场论和超弦理论M理论1984-1985年，弦理论发生第一次革命，其核心是发现"反常自由"的统一理论;19941995年，弦理论又发生既外向又内在的第二次革命，弦理论演变成M理论。

第二次弦革命的主将威滕(EdwardWitten)被美国《生活》周刊评为二次大战后第六位最有影响的人物。

M理论的"M"指什么威滕说:"M在这里可以代表魔术(magic)、神秘(mystery)或膜(membrane)，依你所好而定。

"施瓦茨则提醒大家注意，M还代表矩阵(matrix)。

在围棋游戏中，只有围与不围这样很少的几条规则，加上黑白两色棋子，却可以弈出千变万化的对局。

与此相似，现代科学认为，自然界由很少的几条规则支配，而存在着无限多种这些支配规律容许的状态和结构。

任何尚未发现的力，必将是极微弱的，或其效应将受到强烈的限制。

这些效应，要么被限制在极短的距离内，要么只对极其特殊的客体起作用。

科学家非常自信地认为，他们发现了所有的力，并没有什么遗漏。

但是，在描述这些力的规律时，他们却缺乏同样的自信。

20世纪科学的两大支柱--量子力学和广义相对论--居然是不相容的。

广义相对论在微观尺度上违背了量子力学的规则;而黑洞则在另一极端尺度上向量子力学自身的基础挑战。

面对这一困境，与其说物理学不再辉煌，还不如说这预示着一场新的革命。

萨拉姆(A.Salam)和温伯格(S.Weinberg)的弱电统一理论，把分别描述电磁力和弱力的两条规律，简化为一条规律。

而M理论的最终目标，是要用一条规律来描述已知的所有力(电磁力、弱力、强力、引力)。

当前，有利于M理论的证据与日俱增，已取得令人振奋的进展。

M理论成功的标志，在于让量子力学与广义相对论在新的理论框架中相容起来。

同弦论一样，M理论的关键概念是超对称性1。

所谓超对称性，是指玻色子和费米子之间的对称性。

三、超弦理论简介2006年7月世界著名数学家、哈佛大学教授丘成桐院士，在南开大学陈省身数学研究所演讲前后曾说：弦理论研究已经到了“重大革命性突破的前夜”。

2008年获得诺贝尔物理学奖的南部阳一郎，就是一位著名的弦理论先驱者之一。

2009年10月英国剑桥大学著名科学家霍金告别卢卡斯数学教授职位后，也是著名的弦理论先驱者之一的格林，获得了剑桥大学声望最高的卢卡斯数学教授席位。

卢卡斯数学教授职位于1664年设立，科学史上一些最伟大的人物都曾获得这一头衔，其中包括牛顿和狄拉克。

说明当代科学前沿的弦膜圈说已出现发展的势头。

现任我国《前沿科学》编委的美籍华人物理学家、美国杜邦中央研究院退休院士的沈致远先生说：“在美国超弦理论和圈量子引力论已成显学，占据一流大学物理系要津，几乎囊括了这方面的研究经费，年轻的粒子物理学家如不做弦论，求职非常困难，资深的也难成为终身教授”。

湖南科技出版社2008年4月出版了李泳先生翻译的斯莫林的《物理学的困惑》一书，在该书开头11页至15页有，即使斯莫林是站在反对弦论者的代表人物的立场上，他也不得不承认：“在美国，追求弦理论以外的基础物理学方法的理论家，几乎没有出路。

最近15年，美国的研究型大学为做量子引力而非弦理论的年轻人一共给了三个助理教授的职位，而且给了同一个研究小组”。

“因为弦理论的兴起，从事基础物理学研究的人们分裂为两个阵容。

许多科学家继续做弦论，每年大约有50个新博士从这个领域走出来”。

“在崇高的普林斯顿高等研究院享受有永久职位的每个粒子物理学家几乎都是弦理论家，唯一的例外是几十年前来这儿的一位。

在卡维里理论研究所也是如此。

自1981年麦克阿瑟学者计划开始以来，9个学者有8个成了弦理论家。

在顶尖的大学物理系（伯克利、加州理工、哈佛、麻省理工、普林斯顿和斯坦福）。

1981年后获博士学位的22个粒子物理学终身教授中，有20个享有弦理论或相关方法的声誉。

弦理论如今在学术机构里独领风骚，年轻的理论物理学家如果不走进这个领域，几乎就等于自断前程。

弦理论是理论物理的一个分支学科，弦论的一个基本观点是，自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子，而是很小很小的线状的“弦”（包括有端点的“开弦”和圈状的“闭弦”或闭合弦）。

弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子，能量与物质是可以转化的，故弦理论并非证明物质不存在。

弦论中的弦尺度非常小，操控它们性质的基本原理预言，存在着几种尺度较大的薄膜状物体，后者被简称为“膜”。

直观的说，我们所处的宇宙空间可能是9+1维时空中的D3膜。

弦论是现在最有希望将自然界的基本粒子和四种相互作用力统一起来的理论。

弦理论是一门理论物理学上的学说。

理论里的物理模型认为组成所有物质的最基本单位是一小段“能量弦线”，大至星际银河，小至电子，质子，夸克一类的基本粒子都是由这占有二维时空的“能量线”所组成。

中文的翻译上，一般是译作“弦”。

超弦理论可以解决和黑洞相关的问题。

在弦理论中，基本对象不是占据空间单独一点的基本粒子，而是一维的弦。

这些弦可以有端点，或者他们可以自己连接成一个闭合圈环。

正如小提琴上的弦，弦理论中支持一定的振荡模式，或者共振频率，其波长准确地配合。

作用模式虽然弦理论最开始是要解出强相互作用力的作用模式，但是后来的研究则发现了所有的最基本粒子，包含正反夸克，正反电子，正反中微子等等，以及四种基本作用力“粒子”（强、弱作用力粒子，电磁力粒子，以及重力粒子），都是由一小段的不停抖动的能量弦线所构成，而各种粒子彼此之间的差异只是这弦线抖动的方式和形状的不同而已。

弦理论超弦理论另外，“弦理论”这一用词所指的原本包含了26度空间的玻色弦理论，和加入了超对称性的超弦理论。

在近日的物理界，“弦理论”一般是专指“超弦理论”，而为了方便区分，较早的“玻色弦理论”则以全名称呼。

1990年代，爱德华·维顿提出了一个具有11 度空间的M理论，他和其他学者找到强力的证据，证明了当时许多不同版本的超弦理论其实是M理论的不同极限设定条件下的结果，这些发现带动了第二次超弦理论革新。

弦理论：比科幻更疯狂的科学，宇宙的终极秘密，灵魂的栖息之所如果有人告诉你，我们生存的世界，是由10个或11个维度构成的，在现今人类科学无法感知的高维空间中，可能是我们灵魂、意识的栖息之地，也可能隐藏着宇宙的终极秘密。

你一定会嘲笑那人，肯定是科幻片看多了，但如果告诉你这些内容的人，是一群顶尖的物理学家，你又作何感想呢？01在当今物理学界，有两大支柱牢牢的支撑着物理学大厦，一是爱因斯坦的狭义和广义相对论，另外一个就是号称没有人能完全弄懂的量子力学。

相对论颠覆性的把时间和空间统一了起来，重塑了牛顿力学之后的世界观。

引力的产生是因为空间弯曲造成的，时间的流逝会随着物体运动得越来越快而变慢，住在低海拔海边的人会比住在高山上的人老得更慢，这些知识即使放在现在也足以颠覆认知，但却在几十年前就已经被科学实验验证过了。

因为空间可以弯曲，相应的也就可以膨胀和坍缩，相对论直接导致了“宇宙大爆炸”理论的产生，但是，宇宙在大爆炸之前是什么样的？宇宙为什么会爆炸?爱因斯坦在他生命最后的30年，一直试图把引力和电磁力统一起来，来解决这个宇宙终极问题，但最终一无所获。

与此同时，量子力学从诞生到极速发展，为我们呈现了一个瑰丽神奇的微观世界。

原来世界上所有的物质，都可以由微观粒子夸克和电子，在电磁力、强核力和弱核力的作用下构建而成，类似于最小的乐高积木搭建出种类繁多的玩具。

至此，自然界四大基本力已经聚齐，分别是引力、电磁力、强核力和弱核力！02但这里就出现了一个问题，许多时候微观粒子是不受引力影响的，因为根据量子的波粒二象性，微观粒子的运动轨迹是无法确定的，也就是说，微观粒子在空间中是随机涨落的，并不受到空间弯曲的影响。

这时科学家才发现，万有引力不再万有，于是，科学家们做了许多实验和公式推导，希望能把引力并入量子力学中，但最终穷整个物理学界的力量，都没有办到。

既然如此，就采取乌龟策略吧，科学家们决定，在宏观世界的运行中，我们使用电磁力和引力，在微观量子世界，使用电磁力、强核力和弱核力！这就类似一个国家被两种势力统一，最终采取的政策是把国土一分为二，两种势力互不干扰，各自为政！之后，随着量子力学的发展，科学家们在实验室内利用大型强子对撞机发现了越来越多的微观粒子，问题就又出现了。

弦理论和超弦理论弦理论与超弦理论：揭示宇宙奥秘的终极理论？人类对于宇宙的探索从古至今，一直是科学家们追求的目标之一。

然而，这个宏伟的宇宙究竟是如何存在的？如何运作的？迄今为止，我们的认识还只是宇宙奥秘冰山一角。

为了解决这个科学难题，物理学家们提出了许多理论，其中弦理论和超弦理论被誉为是揭示宇宙最深奥秘的终极理论。

所谓弦理论，是指将基本微观粒子不再视为点状，而是以微小的振动弦形式存在的一种观点。

弦理论的核心思想是，粒子实际上是宇宙中存在的无数弦的振动模式。

这种弦具有不同的频率和振幅，从而决定了相应粒子的属性。

通过这种观点，弦理论试图统一解释了宇宙中的四种基本相互作用力：引力、电磁、强力和弱力。

然而，弦理论并不是完美无缺的。

早期的弦理论只能在26维空间中成立，与我们所观测到的四维宇宙存在显著差异。

为了解决这个问题，物理学家们对弦理论进行了重构和重新定义，提出了超弦理论。

超弦理论是弦理论的一个发展，相较于弦理论而言，其将我们所处的宇宙空间限制在10维或11维，并拥有更高的对称性。

超弦理论不仅能够解释弦振动模式，还可以解释为什么我们只观测到四维宇宙，并统一描述引力与量子力学。

超弦理论的发展给我们带来了宇宙学中的一些重大突破。

例如，超弦理论提出了一种新的宇宙学模型，即“多维宇宙”理论。

根据这个理论，我们所处的四维宇宙实际上只是一个多维宇宙的一部分。

这个多维宇宙中存在着无数个宇宙，每个宇宙之间通过高维空间相连。

这个理论为解释宇宙的膨胀态提供了新的思路，并且与实测的宇宙背景辐射、暗物质等数据吻合程度较高。

除此之外，超弦理论还为黑洞物理学提供了新的突破。

根据超弦理论的观点，黑洞并非永远是黑暗的，而是具有辐射的，这就是著名的霍金辐射。

这一发现颠覆了人们对黑洞的认识，揭示了黑洞也会随时间而消失的可能性。

然而，虽然超弦理论在许多方面为我们解释了宇宙的奥秘，但它仍然面临一些挑战和困惑。

首先，由于超弦理论需要引入额外的维度，如何验证这些额外维度的存在是一个难题。

弦理论的前沿研究引言弦理论是现代高能物理领域中争论最激烈、也最具前沿性的研究课题之一。

它试图统一所有基本粒子和相互作用的理论，并且提供了一种描述宇宙的框架，可以涵盖所有已知的物理现象。

在过去的几十年里，弦理论已经取得了巨大的进展，但仍然存在许多未解决的问题。

本文将介绍弦理论的基本原理、历史背景以及当前的前沿研究方向。

弦理论的基本原理弦理论认为，物质的基本构成单位并不是点状的粒子，而是长度可以任意伸缩的细绳，被称为弦。

弦理论的基本原理可以概括为以下几点：1.弦的振动：弦可以在不同的模式下振动，每一种振动模式对应于不同的基本粒子。

这些基本粒子的质量、自旋、荷电等性质取决于弦的振动状态。

2.多维空间：弦理论要求宇宙存在超过四个维度的空间。

根据不同的弦理论版本，可能存在超过四个的空间维度，甚至可能达到11个维度。

这一点与我们平常感知到的三维空间存在巨大差异。

3.超弦理论：20世纪80年代，物理学家发现了一种新的弦理论，被称为超弦理论。

超弦理论通过引入超对称性来解决一些原始弦理论中的问题，并且可以包含引力作用。

超弦理论成为目前弦理论发展的主要框架。

弦理论的历史背景弦理论起源于20世纪60年代，最早是作为一种描述核子内部结构的理论提出的。

当时，物理学家试图解释质子、中子等基本粒子的内部结构时遇到了问题。

传统的理论无法解释基本粒子间相互作用的方式。

弦理论的提出为解决这个问题提供了新的思路。

然而，在最初的几十年里，弦理论并没有得到足够的关注和发展。

这部分原因是实验观测还无法验证弦理论的预言，也没有足够的理论工具来进行深入的研究。

直到20世纪80年代，随着超弦理论的提出和发展，弦理论开始成为物理学家们关注的焦点。

弦理论的前沿研究方向弦理论与重力的统一其中一个弦理论的前沿研究方向是弦理论与重力的统一。

传统的物理理论中，重力和其他基本相互作用（如电磁力、强力、弱力）被看作是完全不同的。

弦理论提出了一种全新的视角，认为这些相互作用只是弦的不同振动模式在不同维度上的表现。

超弦理论简介1早期萌芽1968 年, 意⼤利物理学家 Gabriele Veneziano (加布⾥埃莱·韦内齐亚诺, 1942-) 注意到, 若将欧拉 Beta 函数解释为散射振幅, 则它恰可描述介⼦强相互作⽤中的许多现象. 随后, 在 1969 到1970 年之间, Yoichiro Nambu (南部阳⼀郎, ⽇本, 1921-2015), Holger Bech Nielsen (丹麦, 1941-)与 Leonard Susskind (伦纳德·萨斯坎德, 美国, 1940-) 指出, Veneziano 的思想, 事实上就是把强相互作⽤⼒视为源于振动着的⼀维弦 (string). 不过,随着 1973 年描述强相互作⽤的更好的理论量⼦⾊动⼒学 (QCD: Quantum Chromodynamics) 的确⽴, “弦论” 作为⼀种描述强相互作⽤的理论的想法,就被抛弃了.1974 年, John Henry Schwarz (施⽡茨, 美国, 1941-), Joël Scherk (法国, 1946-1980), 以及Tamiaki Yoneya (⽶⾕民明, ⽇本, 1947-) 发现, 弦振动可以导致引⼒⼦ (graviton) 的出现. 由此⼈们意识到, 之前的 “弦论” 的威⼒可能被⼤⼤低估了. 此后, 玻⾊弦理论 (bosonic string theory) 逐渐发展了起来. –简单说来, 所谓弦论的基本思想就是: 物质世界的基元可以看成是⼀维的弦, 弦的不同振动模式, 就对应不同的基本粒⼦. –对于玻⾊弦理论,它有以下⼏个特征:1) 会有额外维 (extra dimension) 出现–在 1971 年的时候, Claud Lovelace(1934-2012) 就指出,玻⾊弦的时空维数是 26;2) 会有超光速的快⼦ (tachyon) 出现;3) 正如其名, 它只包含玻⾊⼦, 尚不能描述费⽶⼦.因此, 为了把费⽶⼦也包含进来, Pierre Ramond (法/美, 1943-), André Neveu (法国, 1946-), 以及 Schwarz 于 1971 年把超对称[1] (SUSY: supersymmetry) 的思想引进了弦论; 这样以后我们得到的理论, 称为超弦理论(superstring theory).2弦论的第⼀次⾰命1984 年, Michael Green (英国, 1946-) 与 Schwarz 发现, type I string theory 中的反常 (anomaly)可以通过 Green-Schwarz mechanism ⽽得到消除. 此时, ⼈们意识到弦论应该可以描述所有基本粒⼦以及粒⼦间的基本相互作⽤. 这就拉开了所谓第⼀次超弦⾰命的序幕. 1985 年, David Gross (美国, 1941-), Jeffrey Harvey (美国, 1955-), Emil Martinec (美国, 1958-) 以及Ryan Rohm (美国, 1957-) 提出了杂化弦理论 (heterotic string). 同年, Philip Candelas (英国, 1951-), Gary Horowitz (美国, 1955-), Andrew Strominger(美国, 1955-) 以及 Edward Witten (威腾, 1951-) 发现, 为了获得 N = 1 超对称, 6 个额外维 (超弦的临界维数为 10, 这件事已由 Schwarz 于 1972 年发现) 必须紧化 (compactified) 到卡拉⽐-丘流形 (Calabi-Yau manifold) 上[2] . 到 1985 年, ⼈们已发现 5 种超弦理论: type I, type IIA and IIB, 以及两种杂化弦理论, SO(32) and E8 × E8.图 1: M-理论以及五种超弦理论之间的相互关系3弦论的第⼆次⾰命1990 年代早期, Witten 等⼈发现, 有证据表明, 不同的超弦理论都是同⼀个 11 维理论–即现在⼈们所熟知的 M-理论[3]–的不同极限. 这促成了弦论在 1994 到 1995 年间开启的⼜⼀次⼤发展, 称为第⼆次超弦⾰命. 这⼀时期⼈们发现, 不同的超弦理论可以通过各种对偶 (duality) 联系起来:如S-duality, T-duality, U-duality, mirror symmetry, 以及 conifold (流形manifold 的⼀种推⼴) 变换等等. 1995 年, Joseph Polchinski (美国, 1954-2018) 发现, 弦论中必须有⼀种更⾼维的对象, 称为D-膜 (D-brane), 它们作为 Ramond-Ramond 场的激发源⽽存在. D-膜的提出使⼈们发现了弦论与数学的更深刻的联系; 代数⼏何, 范畴论, 扭结理论等近现代数学得以更紧密地参与到弦论中来. 1997 到1998 年之间, Juan Maldacena (阿根廷, 1968-) 提出了关于弦论与 N = 4 SYM 之间关系的⼀种猜想, 称为 AdS/CFT 对偶 (AdS/CFT correspondence; 也称为 Maldacena duality 或gauge/gravity duality). 作为全息原理 (holographic principle) 的⼀种实现, AdS/CFTcorrespondence影响深远, 为物理学中众多⼦领域内的问题 (如⿊洞信息悖论等) 提供了⼀种有⼒的研究⼿段. 同样在 1998 年, Nima Arkani-Hamed (伊朗裔, 1972-),Savas Dimopoulos 与 Gia Dvali 提出了⼤额外维 (large extra dimension; 其中 “⼤” 是相较于 Planck 尺度⽽⾔的) 的概念(⼜叫 ADD 模型). 此理论认为, 现实世界的规范理论被束缚在 D3-膜上, ⽽引⼒则未被其束缚, 可以泄漏到额外的维度 (称为 bulk) 之中. 这⼀理论为解释 hierarchy problem–即引⼒与其它三种⼒之间的差异何以如此之⼤的问题–带来了可能.图 2: ⼤额外维对 hierarchy problem 的解释图景.之前我们曾经提到过, 额外维的不同紧化⽅式, 将给出不同的宇宙. 现在我们来仔细叙述这件事.额外维不同紧化⽅式的 configuration 对应不同的能量; 因为这时我们考虑的四维时空是不含任何物质的, 故我们称之为真空能量 (vacuum energy). 额外维紧化的所有可能的伪真空 (false vacuum,估计有 10272,000 个) 的集合, 构成⼀个 string theory landscape[4]. 因为我们这个宇宙的⼀些基本常数是不随时间变化的, 所以我们相信各可能宇宙应落在这张 landscape 的各⼭⾕,即稳定真空 (stable vacuum) 处. 2003 年 3 ⽉,Michael R. Douglas (美国, 1961-) 关于 string theory landscape 的研究表明, 弦论具有⼤量 (∼ 10500) 的稳定真空. 这促进了弦论关于宇宙演化, 多重宇宙等课题的更深⼊的探究. 例如说, 时时刻刻发⽣着的从⼀个⼭⾕到另⼀个⼭⾕的量⼦跃变, 形成了不断产⽣ (⽽且可以嵌套产⽣) 的⽆数的泡泡(bubble); 我们所在的可观测宇宙, 即其中某⼀个泡泡中的某⼀个⼩区域; ⽽宇宙⼤爆炸, 即某次跃变的初始时刻. 从⽽, 这也就对诸如Fine-tuning 等问题给出了⼀种可能的解释.图 3: String theory landscape.4机遇与挑战众所周知, ⽬前为⽌, ⼈类的基础物理学⼤厦中有两座最⾼峰: 量⼦场论与⼴义相对论. 前者以杨振宁的规范原理为核⼼组件, 统⼀了⾃然界四种基本相互作⽤中的电磁, 强, 弱三种; ⽽后者则⽤⼏何化的语⾔描述了万有引⼒. 不过, 这两座巍峨⾼峰⽬前却⾯临着⼀些〸分严重的问题, 例如:1) 尽管可以为重整化 (renormalization) 所抵消, 但量⼦场论中的发散现象, 其根本原因或机制仍有待弄清;2) 我们完全有理由相信, 在某个极⾼能标上–例如在⼤爆炸奇点或⿊洞等极端场景中, 引⼒应该是量⼦化的–即我可以期待⼀个正确的关于量⼦引⼒的理论. 但在⽬前的知识层次上, 关于引⼒量⼦化的⼀些粗浅的构建, 连重整化都不能得到很好的解决, 就更遑论其正确性 (或预⾔⼒) 了.⽽超弦理论的出现, 由前⽂的叙述我们显然可知, 为解决前述问题提供了⼀个⾮常有前景的⽅案.不仅如此, 现在, 我们对弦论的最⾼期望, 是它能为基本粒⼦, 相互作⽤, 甚⾄是时空本⾝, 提供⼀个⽐现有理论更为基本的统⼀描述 (这样的理论称为万有理论, 即 TOE: Theory of Everything); ⽽相对论 (现有引⼒理论) 与量⼦场论等, 则作为此理论的低能近似出现. 从弦论的发展历程与研究现状两⽅⾯看, 我们弦论学家们相信, 这并不是⼀个不可触摸的奢望.[1]：联系玻⾊⼦与费⽶⼦的⼀种数学变换; 它宣称每种玻⾊⼦都有对应的费⽶⼦超伴(superpartner): 如引⼒⼦将有⼀个⾃旋为 3/2 的费⽶⼦超伴引⼒微⼦ (gravitino). 反之亦然. 超对称思想最早可追溯到库尔特·哥德尔 (Kurt Gödel; 奥地利/美国, 1906-1978); Y. A. Golfand 与 E. P. Likhtman 等⼈于 1971构造出构⼩超 Poincaré 代数; Julius Wess 与 Bruno Zumino 于 1974年构造出四维时空中最简单的场论; Dan Freedman, Sergio Ferrara 与 Peter van Nieuwenhuizen 于 1976 年构造出超引⼒ (SUGRA:supergravity) 理论.[2]: 额外维的紧化⽅式/拓扑, 决定了我们这个宇宙 (中的粒⼦/规律) 的样貌. 我们熟知的轻⼦或夸克皆有3 代等这些事, 皆可由弦论额外维的紧化得到释释. Calabi-Yau 流形的⼀个重要特征, 是它破坏了对称性;这恰好完美说明了量⼦场论中的⾃发对称破缺 (spontaneous symmetry breaking)这⼀现象. 参见稍后我们将提到的 string theory landscape.[3] M-理论的具体实现⽅法之⼀是矩阵⼒学, 故这时我们可称前者为 matrix theory. 在此理论之中,若我们把 n 空间维度紧化到⼀个 torus 上, 则我们就可得到⼀个对偶的矩阵理论, 后者即 n 1 维时空中的量⼦场论. M-理论的诸多重要概念之⼀是, 它认为时空不是先验 (a priori) 的, ⽽是从真空中emerge (涌现/层展) 出来的。

三分钟看懂“超弦理论”，宇宙万物皆为振动的能量不少读者看到超弦理论这几个字可能望而却步了，不过这篇文章小编将会用非常直白的语言讲解超弦理论，基础为零的小白也能够看懂！我们先来说说什么是超弦理论。

简单来说超弦理论是一种描述力与物质的理论，小到夸克大到整个宇宙，时间的起点到终点，宇宙万物都被包含在了这个理论之中，是大统一的理论。

而它的诞生，还要从量子力学的提出和爱因斯坦的广义相对论说起。

在超弦理论尚未萌发前，这两大理论是物理学中最重要的发现，并且这两大理论还未被证实就已经对很多物理问题进行了说明，获得了物理学界的广泛认可，被证实也是迟早的事。

正当两大理论所向披靡的时候遇到了一点小问题。

量子力学是描述微观世界物质的现象和规律，广义相对论是描述宏观大尺度物质的现象规律。

而当两者遇到了宇宙大爆炸的“奇点”这个微观和宏观并存的现象时，两者的方程却出现了不同的结果，这就意味着两者的理论在一些方面尚未统一，这就是绝对不能容忍的，既然都是正确的又怎么会自相矛盾呢？在物理学中存在四种基本的作用力，引力，电磁力，强力和弱力。

爱因斯坦曾提出的宇宙是平滑的，还曾假设世间所有的力都是由于空间的扭曲或振动而形成，但这只适用于万有引力，空间的扭曲解释不了其余的三种力，这三种力需要用量子力学来解释。

并且在微观世界中空间也根本不是光滑的，很多现象也不能用广义相对论来解释。

这个时候超弦理论就登场了，试图说服量子力学和广义相对论，将两者都统一到宇宙的基本单位“弦”上来完成大统一的理论。

超弦理论最基本的单位“弦”此弦非彼弦，并不是人类能够观察和触摸到的东西，我们把它定义为由能量组成的闭合圈，科学家给他们描述的外形像一个不停振动的圈圈橡皮筋，尺度大小和普朗克长度是一个量级的，即1.6×10的负35次方米的量级，这个量级也被认为是最小的单位，不会有比这个单位更小的长度存在了。

打个比方，如果一个电子有太阳那么大，那么这根“弦”就只有一个原子的大小！在超弦理论中宇宙万物都由弦组成的，弦的不同振动方式就会构成不同的微观粒子，像电子、中微子、光子等微观粒子都是由弦的不同振动方式所构成的，这些微观粒子又组成了宏观世界，可以说宇宙万物本质上都是振动的能量而已。

九维格拉斯曼数的超空间振动弦-概述说明以及解释1. 引言1.1 概述概述部分的内容可以是对九维格拉斯曼数的超空间振动弦的背景和基本概念的介绍。

以下是一个可能的概述段落：在现代物理学和数学领域，九维格拉斯曼数的超空间振动弦是一个备受关注的课题。

九维格拉斯曼数是多元数学理论的一个重要分支，在描述时空和物质的基本构建和相互作用中扮演着关键角色。

振动弦理论是一种革命性的物理学理论，它试图统一引力和量子力学，描述宇宙的最基本粒子和它们之间的相互作用。

本文旨在深入探讨九维格拉斯曼数的超空间振动弦的相关理论和应用，并探索其在新的物理学和数学研究中的潜力。

为此，我们将首先介绍超空间的概念和基本原理，然后引入九维格拉斯曼数的定义和性质。

随后，我们将详细讨论超空间振动弦理论的原理和公式，并探索其在解释和预测物质粒子及宇宙的行为中的应用。

通过本文的阅读，读者将能够深入了解九维格拉斯曼数的超空间振动弦理论的基本概念和理论框架，并了解其在物理学和数学研究中的重要性和前沿进展。

此外，我们还将讨论当前的研究进展和未来的发展方向，以及九维格拉斯曼数的超空间振动弦可能对未来科学和技术领域造成的影响。

1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章的结构是为了更好地组织和展示研究结果，使读者能够清晰地理解文章的内容和逻辑关系。

本文的结构分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分主要介绍了九维格拉斯曼数的超空间振动弦的背景和研究现状。

其中，1.1概述部分简要介绍了九维格拉斯曼数的概念和相关背景知识，并提出了研究的问题和意义。

1.2文章结构部分则是本文的主要内容，将详细介绍本文的组织结构和各个部分的内容。

1.3目的部分明确了本文的研究目的和研究方法。

正文部分是论述九维格拉斯曼数的超空间振动弦的具体内容，包括第一要点、第二要点和第三要点。

第一要点将详细介绍九维格拉斯曼数的定义、性质和相关理论基础。

第二要点则会探讨九维格拉斯曼数的超空间振动特性和数学模型。

从弦到超弦——物理界最有希望的理论一、基本弦理论要理解弦理论，就要先理解它的基本假设：我们看到的所有点粒子都是一小段弦。

因为如果一段弦比仪器的最小观测度还要小得多，它看起来就是数学意义上的点，这可以理解。

弦的不同形式扭曲就代表了不同的粒子，一段弦可以有无数种扭曲方式，所以弦理论包含无数种粒子。

二、力的统一在爱因斯坦的引力理论中引力的单位，即引力子包含在这无数中种弦中，所以基本弦理论包含了爱因斯坦的引力理论。

同理这无数种弦中亦可找到一种与光子相对应，于是基本弦理论中又包括了电磁力。

所以基本弦理论统一了引力和电磁力。

同理，在基本弦理论中，引力、电磁力、强力、弱力被统一。

三、弦的振动振动的弦有什么难研究的呢？看看你就知道了，首先，这些弦以趋近于光速的速度振动，其次，我们要跟踪这些飞速的振动。

比如，1/10秒过去了，弦上的这个点向东动了0.27英寸，那个点向北动了0.48英寸……直到所有点都被标定好，1/10秒的运动算是描述完了。

还有一点，我们要到量子世界，在那里，具有完全无法令人接受的性质的粒子完全有可能出现(因为弦理论包含无数种粒子)，这些粒子被物理学家开玩笑地称为“鬼粒子”，需要复杂的分析才能证明，这些“鬼粒子”只不过是数学的幻象。

四、超弦理论基本弦理论虽然包含无数种粒子，但仍然有漏洞——它不包括电子！为了给理论打上补丁，物理学家把这种描述扩大，电子的描述是类似这样的话：1/10秒过去了，弦上的这个点向北动了0.33英寸和ψ，ψ是希腊字母，这个奇怪的数是由数学家格拉斯曼发明的，这个数有一个奇怪性质，简单地说，就是ψ^2=0，并且ψ不为零。

恐怕只有数学家能发明如此奇怪的数吧。

弦能做以ψ描绘的运动，也能做普通数描绘的运动，这种弦理论被称为超弦理论。

超弦理论就这样诞生了！五、空间需求超弦理论需要九维空间来支持，天哪！这怎么可能？其实，这并不难，让我们来发现隐藏的维数吧。

展开想象的翅膀，现将一个三维生物置于一个细管上，管的外径比这个生物能感知的最小程度还要小得多，它就会认为这个管是一维的，因为它只能沿管的长度爬行。

弦理论中的超弦振动频谱研究超弦理论是当今物理学研究领域中最为前沿和重要的理论之一。

这一理论试图统一所有基本粒子及其相互作用，包括引力力量，从而建立一个包罗万象的统一理论，被誉为“超越一切的理论”。

而在超弦理论中，弦的振动频谱是一个重要的研究课题。

本文将深入探讨弦理论中的超弦振动频谱研究。

1. 弦理论的基本概念弦理论是一种试图用一维附加维度来描述粒子的理论。

与量子场论描述粒子为零维点粒子不同，弦理论将粒子看作是一维的弦，即一个有张力、有长度的类似于橡皮筋的对象。

弦的不同振动模式对应不同粒子的性质和相互作用。

弦理论建立在拓扑学、群论、数学物理等领域的基础之上，具有非常深奥的数学结构。

2. 弦的振动模式弦的振动模式是指不同形态下弦的振动方式。

在超弦理论中，存在开弦和闭弦两种类型的振动模式。

开弦在两端自由，类似于一根有固定长度的橡皮筋的振动；而闭弦是形成一个环形闭合结构，类似于一个圆环的振动。

具体而言，弦的振动模式可以用一系列的谐波分解来表示，每个分量代表一个特定的振动模式。

3. 超弦振动频谱研究的方法超弦振动频谱的研究可以使用多种方法来进行。

其中比较常用的方法是通过模型构建和数值计算来获得振动频谱。

研究者通常会基于超弦理论的数学框架，构建相应的模型，然后使用数值计算方法来求解模型中的方程，并得到振动频谱的结果。

此外，也可以采用理论分析的方法进行研究，通过分析超弦的对称性、规范场等性质，推导出振动频谱的一些基本性质。

4. 超弦振动频谱的重要性超弦振动频谱对于理解宇宙的基本粒子和其相互作用具有重要的意义。

不同的振动模式对应不同的粒子，它们的质量和自旋等性质也不相同。

研究超弦振动频谱可以帮助我们理解物质的微观结构和各种基本粒子的起源。

5. 超弦振动频谱的研究进展近年来，随着理论物理学和数值计算的进步，人们对超弦振动频谱的研究取得了许多重要进展。

通过引入超对称性、额外维度等概念，研究者们得到了许多不同类型的超弦模型，并计算出了相应的振动频谱。

弦理论是发展中的理论物理学的一支，结合量子力学和广义相对论为量子引力。

弦理论用一段段「能量弦线」作最基本单位以说明世界上所有物质结构，大至星际银河，小至电子、质子及夸克一类的基本粒子都由这一维的「能量线」所组成。

后来的研究则发现了所有的最基本粒子，包含正反夸克，正反电子，正反微中子等等。

以及四种基本作用力「粒子」（强、弱作用力粒子，电磁力粒子，及引力粒子），都是由一小段的不停抖动的能量弦线所构成，而各种粒子彼此之间的差异只是这弦线抖动的方式和形状的不同而已。

玻色弦理论是最简单的一个弦论的模型，它最重要的物理图像是认为物理粒子不是单纯的点粒子，而是由于弦的振动产生的激发态。

超弦理论的时空维数为10维，所以很自然的可以认为有6个额外的维度需要被紧化。

我们现在把所有的基本粒子分为三大类，通常称为“族”：轻子族：包括电子、中微子等。

夸克族：包括上夸克、下夸克、粲夸克、奇异夸克、顶夸克和底夸克这六种夸克和各自的反夸克。

媒介粒子族：包括光子、胶子等。

非常奇怪的是，除了夸克和电子外，大部分基本粒子都不组成更大的物质结构，例如，中微子总是在宇宙中独来独往，不与其它物质发生相互作用；媒介粒子则只在其它粒子间传递力的作用；还有很多粒子像介子、超子等都极不稳定，通常在极短时间内衰变成其它粒子。

※强作用力：把夸克抓在一起形成强子，所以它的携带粒子很怪异地叫作胶子。

强度: 1 (为了解四种力之大小差距，此取其中最大的强交互作用为1)作用时间(寿命): 10¯23秒核及核子之间的交互作用力，是短程力，约距4*10¯15m以内才明显可见。

※电磁作用力：以光的形式表现出来，包括无线电波、微波、X射线和伽玛射线等电磁辐射形式。

电磁作用力的玻色子－即载体－是光子。

相对强度: 1/137作用时间: 10¯16至 10¯21秒具有电荷或磁矩的粒子皆参与电磁交互作用，是长程力。

分子力及日常生活中常见的力(例摩擦力等)皆属于此种。