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1、超弦理论及其进展摘要综述了超弦/M理论的意义、重要性及其发展过程中的两次革命以及已经取得的成绩,评关键词述了该领域目前的研究现状和发展趋势,探讨了该理论的研究如何帮助我们认识和理解一个量量子引力子引力理论以及包括引力在内的相互作用统一理论所需要满足的要求和条件.该理论的研究也统一理论超弦/M理论在一定程度上揭示了时空的本质和模糊性、相互作用的本质和模糊性,以及在考虑非微扰效应下经典和量子之间存在的可能模糊性,由此为该理论的进一步研究和完善给予启示.1研究的动机的四种相互作用力的统一,并且在远远高于量子引19力的普朗克能标(10GeV)即紫
2、外也是有限的.特别物理学中有待解决的基本问题之一是如何实现要提到的是,近期对非微扰弦理论的研究揭示了一引力的量子化,并将引力与自然界其他三种基本相个更大理论的存在,即所谓M理论的存在性.M理论互作用——电磁力、弱相互作用力和强相互作用力统如果成功,它一定会导致一场人类对时空本质、时空一起来.尽管量子引力离我们日常生活以及目前人维数、相互作用本质、暗能量本质等革命性的认识,工加速器所能达到能标下的物理现象的研究甚远,其深刻程度不亚于20世纪的两场物理学革命:量子但人类从未停止过对未知世界以及由此而提出的一力学和广义相对论.该理论的成功对我们
3、了解宇宙些基本问题的好奇和探索.正是这种好奇的驱动力的起源和演化必将起着促进作用.另外,精确宇宙学使得我们对周围世界运行规律的了解不断深入,人时代的到来以及欧洲核子中心大型强子对撞机(LHC)类也因此丰富了自己的视野,从中获得了巨大的收即将运行为检验该理论提供了一定的实验基础,更益.量子引力与宇宙的起源所涉及的一些基本问题,为其进一步发展提供了实验指导.超弦/M理论的研如时空的本质和相互作用本质等紧密相关,特别要究也为其他科学分支提供了新的思路和方法,如解理解如黑洞熵的本质、黑洞奇点、宇宙学奇点问题以释凝聚态物理中分数量子霍耳效应,并加深
4、了我们及近期宇宙学观察发现的暗能量本质问题,都需要对一些基础数学如几何与拓扑学的认识,导致了一理解引力的量子行为.另外,相互作用的统一也需要些新数学的发现.正如加州理工学院弦理论家引力的量子理论,很难想象一个经典引力可以与另Ooguri于2008年7月在欧洲核子加速器中心(CERN)外三种量子相互作用统一在同一个理论框架内.超召开的国际超弦会议所做会议总结中提到的,超弦弦理论是人们经历了无数次不成功尝试而获得的一理论不仅是一个统一物质及其相互作用的候选理论,种包括引力在内的量子统一理论,是目前量子引力它也是一个模型,对我们已知的四维世界的
5、引力、手理论的最佳候选者.超弦理论至少在量子微扰意义征费米子、规范相互作用、对称性破缺等提供了很好上是自洽的,实现了量子引力的一些基本要求,如自的描述,特别它教给我们一个自洽的量子引力理论然地将20世纪两大物理支柱——量子力学和广义相所具备的特征及要求;它还是一个工具,例如通过该对论有机结合起来,从理论上实现了包括引力在内理论获得的AdS/CFT对应可以对很多强相互作用系统,如夸克-胶子等离子体、强子物理、凝聚态物理中(不像通常量子场论计算中有无穷大出现),而且理论的量子相变、冷原子系统等的广泛应用;最后它还是本身的自洽性自然地将引力和其
6、他三种相互作用统一种语言,如在普朗克能标时量子引力变得重要,此一起来.换句话说,超弦理论中四种相互作用的统一时时空将不存在,必须从更基本的结构导出,因此我不是人为的要求,而是理论本身不自相矛盾的必然们需要一个全新的更基本的语言来描述这一结构.结果.换而言之,超弦理论所起的角色不仅是一个上述意3微扰弦理论的困惑义下的候选者,也是一个模型,是一个工具,更是一上述微扰弦理论的成功当时极大地引起了人们种全新的语言.对该理论的兴趣,并得到了一些诺贝尔物理奖获得2微扰超弦理论简史者如Gell-Mann和Weinberg(及近期Gross)等人对该[1
7、]人们对弦理论重要性的认识始于1968年.在理论研究的强力支持,一些当今著名的理论物理学1968~1973年这段期间,研究发现强相互作用粒子家,如Witten等人和一大批有志青年也积极投入该(称为强子)的散射振幅的高能行为可用一个一维弦理论的研究.的动力学来描述.在弦理论中,我们通常说的‘粒子’微扰超弦理论的成功似乎表明,我们已发现了对应于弦(如同二胡弦但其长度极短)的不同振动模描述自然及其相互作用的终极统一理论.但仔细地式.换句话说,通常意义下组成物质和传递相互作用考察这些理论发现有如下的疑问.的粒子可用一根弦统一起来,进一步这也暗示着
8、弦(ⅰ)如果统一理论的确存在,它应是唯一的(因理论应具有统一包括引力在内的四种相互作用的潜为我们只有一个现实世界).但我们有五种在理论上力,并由弦之间的相互作用来实现.弦可以有两种拓不同却都自
