超弦理论-四种自然力走向统一的一种尝试

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1、系列讲座走向统一的自然力超弦理论：四种自然力走向统一的一种尝试12厉光烈刘明（1中国科学院高能物理研究所100049；2湖北教育学院物理系430060）谈到超弦理论，中国科学院理论物理所从事这方雷杰轨迹。这一发现使人们相信似乎存在无穷多个强*面研究的李淼研究员不仅曾为本刊写过“弦论小史子。另外，人们还发现，当无穷多的粒子参与相互作(一)(二)(三)”，还在网站上传过“弦论通俗演义”，用时，粒子与粒子之间的散射振幅满足交叉对称。所就宣传弦论来说，实在没有必要再写点什么，但是，谓交叉对称，指的是二体

2、散射过程：A+B→C+D与这一系列讲座，原定以“超弦理论：四种自然力走向其交叉过程：ACBD+→+和ADCB+→+的散射统一的一种尝试”作为结束，因此，我们不得不参考振幅之间存在的一种对称性，这里B、C、D为B、李淼的相关文章、中国科学院大学物理学院丁亦兵教C、D的反粒子。若用一组具有洛伦兹不变性的曼德①授多年前为本刊编译的“著名物理学家谈超弦”、中尔斯坦变量s、t和u来统一地描述上述二体散射及国科学院高能物理所常哲研究员为本刊撰写的“超弦其交叉过程，则这些过程的散射振幅具有明显的洛伦与M理论”

3、，以及B.格林著、李泳译的《宇宙的琴兹不变性，只是每个过程的曼德尔斯坦变量各有自己弦（TheElegantUniverse）》来完成这最后的一讲。的取值范围，即所谓的物理区域。当将这些曼德尔斯坦变量看成复变量时，这些过程的散射振幅可以通过解析延拓相互联系，称为交叉对称。1968年，在美国麻省理工学院工作的意大利物理学家威尼采亚诺（G.Veneziano，1942～）发现欧拉b函数满足这种对称性，给出了著名的威尼采亚诺散射振幅公式。随后，他和富比尼（S.Fubini）进一步发现：这个简单的公式可以

4、拆成无限多个项，这就意味着上述的两体散射可以通过交换中间（共振态）粒子来实现，而这个中间粒想象中的超微尺度的弦世界一、从弦模型谈起20世纪50～60年代，粒子物理实验发现越来越多的强子，特别是不稳定的共振态粒子，1959年，意大利物理学家雷杰（T.Regge，1931～2014）在散射问题的研究中发现：这些粒子的质量随自旋的增加而增加。若以质量平方为横坐标，自旋为纵坐标作图，则这些粒子在图上留下的轨迹近似为一条直线，称为雷杰威尼采亚诺*现为中山大学天文与空间科学研究院院长。27卷第4期(总160

5、期)25系列讲座南部阳一郎尼尔森萨斯坎德子可以有无限多个不同质量和自旋的状态，或者说，工作，但是，随着QCD理论的发展，大多数人还是可以表达为谐振子的激发，类似一根弦。1969～1970放弃了这方面的研究，我没有这样做。那时，我正与年，美国芝加哥大学的南部阳一郎、丹麦哥本哈根玻一位法国物理学家谢尔克（J.Scherk，1946～1980）尔研究所的尼尔森（H.B.Nielsen，1941～）和美国合作，我们注意到：在人们试图用弦理论描写核子内斯坦福大学的萨斯坎德（L.Susskind，1940～

6、）分别部强相互作用时，遇到的一个问题是，该理论总是给发现威尼采亚诺公式可以自然地给出弦的散射振幅，出一种特殊的粒子：它没有质量，具有两个单位的自提出了弦模型，为威尼采亚诺散射振幅公式提供了理旋角动量，在核过程中没有与之对应的东西。然而，论依据，并成功地解释了雷杰轨迹；南部还把介子态我们知道，它恰恰就是在爱因斯坦广义相对论中碰到唯象地处理作弹性运动的弦，弦的两个端点是正、反的那种粒子，称为引力子。”于是，施瓦兹和谢尔克夸克，对弦模型做出了更为具体而形象的表述。一方决定放弃只用弦论来描写核力，而是看

7、看能否用它来面，弦端的两个夸克离开得越远，弦往回拉的“张力”描写引力，同时又能把其他几种自然力都包括进来，越强，当它们之间的距离超过夸克禁闭半径时，一根这样，就要求在观念上有一个巨大的改变，即所用的弦便会断开成二根弦，也就是说，一个介子变成了两弦比原来设想的弦要小得多：在用弦来描写核力时，-15个介子，而不是正、反夸克，这正好就是强力的“渐它有着核子的典型尺度：1费米，即10米；而用弦近自由”和“夸克囚禁”的物理图像；另一方面，用来描述引力时，有一个由引力结构决定的自然尺度，“弦”来模拟强子，将

8、由夸克与反夸克组成的介子类即所谓的普朗克长度：l=Gh/c3=1610.×−35米。因比为直线弦，即用延展体代替点结构，这样便可避免此，当用弦来统一描述各种自然力时，施瓦兹和谢尔量子场论中因粒子的点结构而引起的发散困难，但是，克谈论的是一种不可思议的“超微观世界”。1974应当指出的是，当初引入“弦”的概念并不是为了解年，他们形成了用弦描写引力进而统一四种自然力的决量子场论中的发散困难。显见，在3+1维时空中，想法，并将弦论的维数从26降为10。但不幸的是，用弦的不同的振动模式来描述数百种强子及