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「」弦理论是万能理论吗？宇宙的维度会比我们想象的更多吗？

众所周知 ， 弦理论是物理学家们希望有朝一日能够解释一切的理论 。科学家希望所有的力 ， 所有的粒子 ， 所有的常数 ， 所有都能处在一个理论框架下 ， 而我们看到的一切都是微小的 ， 振动的弦的结果 。事实上理论家们从20世纪60年代就开始研究这个想法 ， 他们首先意识到的是 ， 要让这个理论起作用 ， 就必须有比我们习惯的四个维度更多的维度 ， 这想法听起来相当疯狂！弦理论
在弦理论中 ， 弦振动的小环(在理论中 ， 它们是现实的基本对象)表现为不同的粒子(电子、夸克、中微子等)和自然的力载体(光子、胶子、引力子等) 。它们在宇宙中表现的方式是通过振动 ， 每根弦都很小 ， 在我们看来不过是点状的粒子 ， 但每根弦都可以以不同的模式振动 ， 就像你可以从吉他弦中得到不同的音符一样 。
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每种振动模式都被认为与一种不同的粒子有关 ， 所以所有的弦以一种方式振动看起来像电子 ， 所有的弦以另一种方式振动看起来像光子 ， 等等 。我们所看到的粒子碰撞 ， 在弦理论的观点中 ， 是一堆弦合并在一起然后分裂 。
但要让数学计算起作用 ， 我们的宇宙必须有超过四个维度 。这是因为我们通常的时空没有给弦足够的“空间”来以它们所需的所有方式振动 ， 以充分表达它们作为世界上所有粒子的多样性 。换句话说 ， 弦不只是摆动 ， 它们是超维度的摆动 。
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当前版本的弦理论总共需要10个维度 ， 而更假设的超弦理论m理论需要11个维度 。但当我们环顾宇宙时 ， 我们只能看到通常的三维空间加上时间维度 。但是科学家已经提出 ， 宇宙不止四维 。
1919年 ， 就在阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)发表广义相对论后不久 ， 数学家和物理学家西奥多·卡鲁扎(Theodor Kaluza)还在摆弄这些维度理论方程 ， 仅仅只是为了好玩 。当他在方程中加入第五个维度时 ， 他发现了一些特别有趣的事情 ， 那就是什么也没发生 。因为相对论方程并不关心维数 ， 因此你必须加入一些正确的东西 ， 使理论适用于我们的宇宙 。
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但后来卡鲁扎给第五维度增加了一种特殊的扭曲数 ， 使它自己缠绕在他所说的“圆柱状态”中 。结果还真的有一些新的东西跳出来:卡鲁扎恢复了通常的四维广义相对论方程 ， 加上一个新的方程 ， 复制了电磁学的表达式 。换句话说 ， 增加维度可能可以潜在地统一物理学 。
然而 ， 几十年后 ， 另一位物理学家奥斯卡·克莱因(Oskar Klein)试图用量子力学来解释卡鲁扎的理论 。他发现 ， 如果这个第五维度存在 ， 并且在某种程度上对电磁学起着作用 ， 那么这个维度必须被压缩 ， 绕回自身(就像卡鲁扎的最初设想那样) ， 但要小得多 ， 只有10^-35米 。弦理论的许多流形
但问题是 ， 如果一个额外的维度真的那么小 ， 我们可能就不会注意到 。因为它太小了 ， 我们不可能指望用高能实验直接探测它 。如果这些维度都围绕着它们自己旋转 ， 那么每一次你在四维空间中移动 ， 你都是在绕着这些额外的维度转了几十亿次 ， 这些是弦理论的维度 。
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随着对数学的进一步深入 ， 人们发现弦理论中需要的额外六个空间维度必须被包裹在一组特定的构型中 ， 即以两位著名物理学家的名字命名的Calabi-Yao流形 。但是没有一个独特的流形是斯汀理论所允许的 。而所有的独特流形 。事实证明 ， 当你需要6个维度来解释自己 ， 并给他们几乎任何可能的方式来做这件事时 ， 它加起来大约10 ^ 200000可能 。


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