發(fā)布時間:2025-10-27閱讀(1)
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我們沒有關于一切的理論,但我們有一個在很大程度上接近的理論,這被稱為粒子物理學的標準模型。這是描述我們所擁有的現(xiàn)實本質的最成功并經(jīng)過測試的模型。這個模型實際上非常好,以至于當萬有理論被發(fā)現(xiàn)時,它必須是對標準模型的改進,就像愛因斯坦的廣義相對論是對牛頓萬有引力定律的改進一樣。這個模型解釋了所有原子的亞原子構成,但唯一缺少的是引力。引力不適用于量子力學方程,還沒有引力的量子理論。
標準模型向我們展示了構成所有物質的基本粒子,以及支配它們的四種力量中的三種。但是有19個參數(shù)是它無法預測的,這些參數(shù)必須通過測量計算出來,并作為常數(shù)放入模型中。這19個參數(shù)是什么?這些參數(shù)包括六個夸克和三個輕子的質量(9個)、希格斯玻色子的質量和希格斯場的強度(2個)、四個夸克衰變時間(4個)、電磁力、強力和弱力的強度(3個)、以及夸克和膠子之間的力相互作用(1個)。
如果這些常數(shù)擁有不是在我們宇宙中觀察到的數(shù)值,會發(fā)生什么?我們的宇宙可能會略有不同,也可能會完全不同。例如,如果電磁力的強度更強,我們可能會有更小的原子,但化學仍然存在。在這種情況下,宇宙可能只是略有不同。 事實上,研究最多的萬物理論的一個版本,以及擁有最多物理學家研究它的理論,預測了如此龐大的多個宇宙。這就是M理論,它是一種將弦理論的所有一致版本統(tǒng)一起來的理論。M理論通過斷言弦實際上是二維膜的一維切片,在 11維時空中振動,將所有弦理論結合在一起。這是許多物理學家支持的萬物理論的候選者。
一些估計表明,該理論預測的多元宇宙數(shù)量是10的500次方,這是難以想象的巨大。現(xiàn)在這個理論有一些問題:它預測了一種稱為引力子的亞原子粒子的存在,這種粒子到目前為止還沒有被發(fā)現(xiàn);它還要求宇宙具有多達11個維度,因為弦必須能夠在這些維度中振動,才能使理論在數(shù)學上起作用。如果這是真的,那么其他維度在哪里? 在弦理論中,弦及其振動受到這些弦運動的幾何形狀的影響。如果額外維度的形狀是已知的,那么弦理論的數(shù)學可以準確地告訴你振動會產(chǎn)生什么。這將為我們提供一個理論基礎,解釋為什么這些參數(shù)會是這樣的數(shù)值。換句話說,額外維度的形狀可以確定這些參數(shù)的確切大小。如果這些形狀有任何不同,那么數(shù)值就會不同。
但即使我們發(fā)現(xiàn)了額外維度的形狀,并確定弦理論的數(shù)學預測了我們測量的確切數(shù)字,這仍然可能留下一個問題:為什么這些額外維度的形狀是這樣的?因此,即使弦理論回答了宇宙真實性質的問題,它仍然可能暗示可能存在其他宇宙,其中這些額外維度的形狀與我們觀察到的不同。 |
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