“弦理论”能否揭开宇宙终极奥秘？

想了解弦理论，首先我们要提出一个问题，那就是构成宇宙一切物质的本质究竟是什么？为了弄清楚这个问题，人们想尽了各种办法对其进行描述，利用各种科学手段进行实验求证，然后摒弃掉不可用的部分。但是当我们对于物质的了解进一步加深的时候，这些描述就会变得特别的复杂或者奇怪。弦理论就是这么一个看起来非常美好，但又充满争议的理论，而且他经常被误解。那么为什么人们会想出这样的一个理论，它对于宇宙的描述到底是否正确？或者只是一个应该摒弃掉的不可用的理论？这套理论是否就是科学家一直苦苦追寻的可以解释一切的终极理论呢？

当我们有能力近距离观察各种事物的时候，我们惊奇地发现这其中深藏的奥妙。这些微小的世界的奇妙景观，复杂的细胞，他们全由分子组成，而分子则由更小的原子组成。我们曾经认为原子就是组成整个宇宙的不可能再次分割的最小单元。但很快我们就发现，微小的电子紧紧围绕着中心的原子核，而原子核中还含有中子和质子，在中子和质子里。我们又很快发现了更小的粒子，大型强子对撞机将他们已无限接近于光速的情况下进行对账，发现了一种完全不可再次分割的物质，也就是基本粒子。但是有一个问题，这个基本粒子太小，我们不能直接观测到它，原因不管是我们人类本身还是一些观测设备，想要观测就必须要光，而光的本质就是电磁波，不管你观测与否，只要有光，就会有电磁波。

电磁波通过撞击物体的表面，然后一部分反射到你的眼睛里，你的眼睛通过特有的机制就可以分析出撞击过物体表面的这段电磁波带有的物体信息，然后再由视神经转化为脉冲信号传递给大脑，再由大脑进行成像。

由于有光的地方就有电磁波，所以我们是不可以在没有类似这种交互的情况下实现观测，这对于大多数物质来说，电磁波的撞击动作都不会对他们产生任何影响，但是基本粒子非常的小小到连电磁波，都不可能触碰到它，可见光只会直接穿过它。如果你不能理解这个现象，试想一下，一束光在宏观世界中的样子，电磁波在光速指向的范围内密集到无处不在，而如果我们放大来看，放大到基本粒子的大小，你就会看到，其实对于基本粒子来说，电磁波的运行特性是完全不可能触及到基本粒子的。当然我们也可以缩小电磁波的波长来解决这个问题，但是别忘了波长越小意味着能量越大，所以结果不言而喻，如果我们用高能量的光束去照射他们，光就会直接改变他们的位置，所以结论就是我们没有办法精确的测量基本粒子，而这种现象则是量子力学中著名的海森堡测不准原理。

基本粒子究竟是什么样子，它的本质是什么，没有人知道，我们只知道它的存在。那么在这种客观条件下，我们要怎么对它进行研究呢？最好的办法就是提出一个数学模型，如果你不能理解数学模型的概念，来举一个大家都能够理解的例子，一个快递纸箱，你想知道它的体积很简单，长乘宽乘高，这就是一个非常简单的数学模型，它可以求任何规则立方体的体积，不管是快递、纸箱箱还是鱼缸，而且越规则得数的这个误差值就会越小。但是得到箱子的体积对于我们来说似乎没有太大的意义。假如我们想给箱子里放一些东西，我们就需要知道它能装下多少东西，也就是内部体积。那么显然这个数学模型，就需要再加上纸箱的厚度参数，才可以得出相对更加精确的数字，那么这就是另一个可以计算立方体内部体积的数学模型。

所以数学模型的概念就是对于现实世界的一个特定对象，为了一个特定的目的，根据特有的内在规律，做出一定的必要假设，然后运用恰当的数学工具得到一个数学结构。当然我们今天所提到的这个数学模型，或者说理论，都要比我们举的这个例子，复杂不知道多少倍，但是限于篇幅也只能言简意赅啊。

为了研究粒子，科学家们提出了一个叫做点粒子的模型，就是假设粒子在三维空间中只是一个点，这样物理学家就可以定义他，并且通过数学模型计算他们之间的这个交互作用，这套理论就叫做量子场论，并且他也确实能够解决一些棘手的问题，比如，电子的量子性质就被极其精确地测量出来了。也就是说就算粒子可能并不是一个点，是假设出来的，但是这样的假设是可以让我们在相当程度上精确的去描述宇宙，而这样的方法也正是我们科学进步的真正动力，但是这里面却有一个。非常重大的bug一直没有得到解决，也就是重力也称引力。

究竟他们是从何而来呢？为什么距离地球如此遥远的太阳啊，可以影响到地球的运动呢？量子力学认为，力是由粒子的交换而来的，电磁力就是由光子交换而来，弱力是由弱规范的波色子交换而来，强力是由胶子交换而来，重力无法进行”量子化”。根据爱因斯坦的广义相对论描述，重力并不像宇宙中的其他作用力。重力是一种时间空间的几何学，传递重力的媒介，就是空间本身，空间是承载万物的本源，在没有任何物质的情况下，空间是扁平的。

就像是这样，但是在有物质的情况下呢，就会导致空间的扭曲，进而影响周围的物体。但是广义相对论却无法把其他三种力进行几何化，也就是电磁力强力弱力所以。重力模型与量子力学的模型彼此之间并不相容，这也是他们之间冲突的地方。但物理学家试图用假设的方式增加一个例子，作为描述重力的参数，使他们却发现整个数学模型崩溃了，也就是加入这个新的变量之后，这个模型之前能够推导出的一切结果啊，现在全都推倒不出来了。所以这是一个非常重大的问题，除非我们可以结合两者的模型，从而得到一个可以解释一切的统一的物理学法则，不然想要解释宇宙的本质是根本没有办法实现。

所以我们的天才科学家们，开始设想一个新的可以解释一切的模型，所以弦理论应运而生。弦理论之所以被称为有可能解释一切的理论，是因为他们被描述为一种正在舞动的丝状物，并且携带着能量。这些东西看上去就是类似震动着的琴弦，他们以各种。不同的震荡模式，从而产生出了不同的例子，就像是吉他弦，通过不同的振动模式而产生了不同的音符。如果理论成立，那么这就是我们宇宙中，极微观世界的运作模式。它是由无数的极其微小的能量丝组成的，它们以不同的这个频率振动，从而产生出了不同的例子。不同的例子就保证了这个世界的多样性。

我们来捋一下啊，无论是物质粒子、电子夸克，还是放射性粒子，光子引力子，都是由一种物质构成的。也就是说自然界的物质和各种影响自然界物质的力，都是由这些振动着的弦所组成的。就是说弦理论也能够描述重力，它可以统合宇宙中所有的作用力。所以这一时间呢，似乎宇宙本质的这个谜题呢，已经呼之欲出了，弦理论很快成为了可以解释一切的终极理论。但其实啊，弦理论还有非常多的这个特殊限制。在我们的这个三维空间和一维时间组成的宇宙中，弦理论的数学模型是不通的。也就是说这套理论在我们的三维空间和一维时间组成的四维世界里啊，是不成立的除非给这套理论，加入已知的三维空间之外的另外七个未知空间维度，也就是十维空间，再加一维时间，这套弦理论才能够正常运作。因此科学家有理由相信，基于假设这套理论是正确的情况下，这个宇宙的维度，应该比我们肉眼能见的三维空间要多得多。

而关于弦理论如何描述这些额外的维度，这些维度究竟长什么样子，是怎么运作的。包括那些无数的极其微小的能量丝，如何在这些维度中进行运作，如果我们知道这些额外维度的形态，是否就可以计算出所有可能的震动模式，如果算出了所有的震动模式，是否就预示着人类终于可以揭开宇宙的终极奥义了呢？