廣義相對論認為時空是彎曲的,彎曲時空是萬有引力的起源。將這兩個理論結合就可以匯出時空本也是每時每刻都在經歷著量子的起伏漲落。在大多數況下,這些漲落是很小很小的,但在一些極端況下,比如說在極短距離下、在黑的視界附近,在大炸的初始時刻等等,這些量子漲落將變得非常重要。在這些況下,我們現有的理論(量子力學和廣義相對論)是不適用的,只能得到一些結果為無窮大荒謬結論。很顯然,我們需要一個更完備的理論。
令人驚訝的是,從粒子理學中發展起來的弦理論提供了這一問題的答案。在弦理論中,由於弦的延展(一維而不是一個點),引力和的時空觀念在比弦尺度還小的距離下失去了意義,時空量子泡沬由“弦幾何”代替了。用弦理論已經解決了有關黑量子力學問題的一些疑難。如何用弦理論來說明宇宙大炸的初始起點仍然是一個沒有解決的大問題。
我們是否生活在11維時空:宇宙學告訴我們,我們眼看到的三個空間維數正在膨脹,由此可以推測它們曾經是很小和高度彎曲的。一個自然的可能是;也許存在與我們觀測到的三個空間維數垂直的其它空間維數,這些額外空間維數曾經是但仍然是很小和高度彎曲的。如果這些維數的尺度是夠小,以我們現有的觀測手段仍不是以直接推測到,但是這些維數仍將以許多間接的效應表現出來。
特別地,這是一個強有力的統一觀念:在低維中觀測到的不同粒子也可能是同一種粒子,在額外維數空間中,它們都是同一粒子不同方向的運的表現。實際上,額外維數還是弦理論不可分割的一部分:弦理論的數學方程要求空間是9維的,再加上時間維度總共是10維時空。更進一步的研究表明,由論給出的更完全的認識揭示了弦理論的第10維空間方向,因此理論的最大維數是11維。
最近的一些發展還提出了我們也許生活在低維的上面,但是引力仍然是10維的,為了得到現實的3維引力,可以過引“影子”或者Randall-Sundru制。Randall-Sundru制是一種束縛引力的新方法,這時,額外維度可以不是很小很小的。過觀測小距離況下引力對平方反比定律的偏離,或者是在粒子加速上或者是過超新星發中產生的粒子散進額外維度因而看起來象消失一樣等等奇怪的現象,也許我們就有能力探測到這些額外維度。弦理論不僅大大地拓展了人們的思維空間,將大大地拓展人們的活空間。
趣聞相關:理學是否有可能走另一條路,雖然面貌完全不同,但卻能夠解釋所有的實驗?我不知道,但是我覺得這是個很有意思的問題。從資料和數學邏輯出發,有多我們認為基本的東西是唯一可能的結論?又有多可以有其他可能,而我們不過是恰恰發現了其中之一而已?在別的星球上的生會不會有與我們完全不同的理定律,而那裡的理學與我們一樣功?
終極理論(Theory of Everything)是理學中試圖統一自然界四種基本相互作用力(引力、電磁力、強核力與弱核力)的理論框架,又稱萬理論。該理論過單一數學模型整合量子力學與廣義相對論,旨在解釋宇宙基本理常數的調諧問題。
其發展歷程可追溯至1831年法拉第發現電磁統一,1861年麥克斯韋建立電磁統一理論。因斯坦自1915年起研究統一場論未果。二十世紀六十年代,溫伯格等人提出電弱統一理論,二十世紀七十年代,格拉肖構建大統一理論(GUT)。1984年施瓦茨和格林提出超弦理論,1995年維頓擴充套件為包含11維空間的論,被視為實現統一的理論候選。霍金認為論限於數學不可證與哥德爾不完備定理。
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