元宇宙與超弦理論

1. 有誰知道超弦理論（有關宇宙模型的）

超弦理論是物理學家追求統一理論的最自然的結果。愛因斯坦建立相對論之後自然地想到要統一當時公知的兩種相互作用－－萬有引力和電磁力。他花費了後半生近40年的主要精力去尋求和建立一個統一理論，但沒有成功。現在回過頭來看歷史，愛因斯坦的失敗並不奇怪。實際上自然界還存在另外兩種相互作用力－－弱力和強力。現在已經知道，自然界中總共4種相互作用力除萬有引力之外的3種都可有量子理論來描述，電磁、弱和強相互作用力的形成是用假設相互交換「量子」來解釋的。但是，引力的形成完全是另一回事，愛因斯坦的廣義相對論是用物質影響空間的幾何性質來解釋引力的。在這一圖像中，彌漫在空間中的物質使空間彎曲了，而彎曲的空間決定粒子的運動。人們也可以模仿解釋電磁力的方法來解釋引力，這時物質交換的「量子」稱為引力子，但這一嘗試卻遇到了原則上的困難－－量子化後的廣義相對論是不可重整的，因此，量子化和廣義相對論是相互不自洽的。
超弦理論是人們拋棄了基本粒子是點粒子的假設而代之以基本粒子是一維弦的假設而建立起來的自洽的理論，自然界中的各種不同粒子都是一維弦的不同振動模式。與以往量子場論和規范理論不同的是，超弦理論要求引力存在，也要求規范原理和超對稱。毫無疑問，將引力和其他由規范場引起的相互作用力自然地統一起來是超弦理論最吸引人的特點之一。因此，從1984年底開始，當人們認識到超弦理論可以給出一個包容標准模型的統一理論之後，一大批才華橫溢的年輕人自然地投身到超弦理論的研究中去了。
經過人們的研究發現，在十維空間中，實際上有5種自洽的超弦理論，它們分別是兩個IIA和IIB，一個規范為Apin(32)/Z2的雜化弦理論，一個規范群為E8×E8的雜化弦理論和一個規范為SO（32）的I型弦理論。對一個統一理論來說，5種可能性還是稍嫌多了一些。因此，過去一直有一些從更一般的理論導出這些超弦理論的嘗試，但直到1995年人們才得到一個比較完美的關於這5種超弦理論統一的圖像。
這一圖像可以有用上圖來表示。存在一個唯一的理論，姑且稱其為M理論。M理論有一個很大的模空間（各種可能的真空構成的空間）。5種已知的超弦理論和十一維超引力都是M理論的某些極限區域或是模空間的邊界點（圖中的尖點）。有關超弦對偶性的研究告訴我們，沒有模空間中的哪一區域是有別於其他區域而顯得更為重要和基本的，每一區域都僅僅是能較好地描述M理論的一部分性質。但是，在將這些不同的描述自洽地柔合起來的過程中我閃也學到了對偶性和M理論的許多奇妙性質，尤其是各種D－膜相互轉換的性質。
在此我們不得不提到超弦理論成功地解釋了黑洞的熵和輻射，這是第一次從微觀理論出發，利用統計物理和量子力學的基本原理，嚴格了導出了宏觀物體黑洞的熵和輻射公式，毫無疑問地確立了超弦理論是一個關於引力和其他相互作用力的正確理論。
將5種超弦理論和十一維超引力統一到M理論無疑是成功的，但同是也向人們提出了更大的挑戰。M理論在提出時並沒有一個嚴格的數學表述，因此尋找M理論的數學表述和仔細研究M理論的性質就成了這一時期理論物理研究熱點。
道格拉斯（Douglas，MR）等人仔細研究了D－膜的性質，發現了在極短距離下，D－膜間的相互作用可以完全由規范理論來描述，這些相互作用也包括引力相互作用。因此，極短距離下的引力相互作用實際上是規范理論的量子效應。基於這些結果，班克（Banks，T）等人提出了用零維D－膜（也稱點D－膜）作為基本自由度的M理論的一種基本表述－－矩陣理論。
矩陣理論是M理論的非微擾的拉氏量表述，這一表述要求選取光錐坐標系和真空背景至少有6個漸近平坦的方向。利用這一表述已經證明了許多偶性猜測，得到了一類新的沒有引力相互作用的具有洛侖茲不變的理論。如果我們將注意力放在能量為1/N量級的態（N為矩陣的行數或列數），在N趨於無窮大的極限下，可以導出一類通常的規范場理論。許多跡象表明，在大N極限下，理論將變得更簡單，許多有限N下的自由度將不與物理的自由度耦合，因而可以完全忽略。所有這些結論都是在光錐坐標系和有限N下得到的，可以預期一個明顯洛侖茲不變的表述將是研究上述問題極有力的工具。具體來說，人們期望在如下問題的研究上取得進展：
（1）全同粒子的統計規范對稱性應從一個更大的連續的規范對稱性導出。
（2）時空的存在應與超對稱理論中玻色子和費米子貢獻相消相關聯。
（3）當我們緊致化更多維數時，理論中將出現更多的自由度，如何從量子場論的觀點理解這一奇怪的性質？
（4）有效引力理論的短距離（紫外）發散實際上是某些略去的自由度的紅外發散，這些自由度對應於延伸在兩粒子間的一維D－膜，從場論的觀點來看，這些自由度的性質是非常奇怪的。
（5）將M理論與宇宙學聯系起來。
顯然，沒有太多的理由認為矩陣理論是M理論的一個完美的表述。值得注意的是矩陣理論的確給出了許多有意義的結果，因此也必定有其物理上合理的成分，這很像本世紀初量子力學完全建立前的時期（那時，普朗克提出能量量子導出黑體輻射公式，玻爾提出軌道量子化給出氫原子光譜），一些有關一個全新理論的跡象和物理內涵已經被人們發現了。但是，我們離真正建立一個完美自洽M理論還相距甚遠，因此有必要從超弦理論出發更多更深地發掘其內涵。在這方面，超弦理論的研究又有了新的突破。
1997年底，馬爾達塞納（Maldacena）基於D－膜的近視界幾何的研究發現，緊化在AdS5×S5上的IIB型超弦理論與大N SU（N）超對稱規范理論是對偶的，有望解決強耦合規范場論方面一些基本問題如誇克禁閉和手征對稱破缺。早在70年代，特胡夫特（´t Hooft）就提出：在大N情況下，規范場論中的平面費曼圖將給出主要貢獻，從這一結論出發，波利考夫（Polyakov）早就猜測大N規范場論可以用（非臨界）弦理論來描述，現在馬爾塞納的發現將理論和規范理論更加具體化了。1968年維內齊諾（Veneziano）為了解決相互作用而提出了弦理論，發現弦理論是一個可以用來統一四種相互作用力的統一理論，對偶性的研究引出了M理論，現在馬爾達塞納的研究又將M理論和超弦理論與規范理論（可以用來描敘強相互作用）聯系起來，從某種意義上來說，我們又回到了強相互作用的這一點，顯然我們對強相互作用的認識有了極大的提高，但是我們仍沒有完全解決強相互作用的問題，也沒有解決四種相互作用力的統一問題，因此對M理論、超弦理論和規范理論的研究仍是一個長期和非常困難的問題。
理論模型 超弦理論認為，在每一個基本粒子內部，都有一根細細的線在振動，就像琴弦的振動一樣，因此這根細細的線就被科學家形象地稱為「弦」。我們知道，不同的琴弦振動的模式不同，因此振動產生的音調也不同。類似的道理，粒子內部的弦也有不同的振動模式，不過這種弦的振動不是產生音調，而是產生一個個粒子。換言之，每個基本粒子是由一根弦組成。
超弦理論認為，粒子並不存在，存在的只是弦在空間運動；各種不同的粒子只不過是弦的不同振動模式而已。自然界中所發生的一切相互作用，所有的物質和能量，都可以用弦的分裂和結合來解釋。
弦的運動是非常復雜，以至於三維空間已經無法容納它的運動軌跡，必須有高達十維的空間才能滿足它的運動，就像人的運動復雜到無法在二維平面中完成，而必須在三維空間中完成一樣。

2. 根據超弦理論，宇宙是幾維的

說宇宙本質是11維空間的說法來自於90年代重新興起的弦理論.又稱超弦理論.
弦理論出現在1968年.但卻是由一個極為偶然的線索開始的:它本來根本和引力.宇宙毫無關系.那一年.CERN的義大利物理學家維尼基亞諾(Gabriel Veneziano)隨手翻閱一本數學書.在上面找到了一個叫做[歐拉β函數"的東西.維尼基亞諾順手把它運用到所謂[雷吉軌跡"(Regge trajectory)的問題上面.作了一些計算.結果驚訝地發現.這個歐拉早於1771年就出於純數學原因而研究過的函數.它竟然能夠很好地描述核子中許多強相對作用力的效應!
維尼基亞諾沒有預見到後來發生的變故.他也並不知道他打開的是怎樣一扇大門.事實上.他很有可能無意中做了一件使我們超越了時代的事情.威頓(Edward Witten)後來常常說.超弦本來是屬於21世紀的科學.我們得以在20世紀就發明並研究它.其實是歷史上非常幸運的偶然.
維尼基亞諾模型不久後被3個人幾乎同時注意到.他們是芝加哥大學的南部陽一郎.耶希華大學(Yeshiva Univ)的薩斯金(Leonard Susskind)和玻爾研究所的尼爾森(Holger Nielsen).三人分別證明了.這個模型在描述粒子的時候.它等效於描述一根一維的[弦"!這可是非常稀奇的結果.在量子場論中.任何基本粒子向來被看成一個沒有長度也沒有寬度的小點.怎麼會變成了一根弦呢?
雖然這個結果出人意料.但加州理工的施瓦茨(John Schwarz)仍然與當時正在那裡訪問的法國物理學家謝爾克(Joel Scherk)合作.研究了這個理論的一些性質.他們把這種弦當作束縛誇克的紐帶.也就是說.誇克是綁在弦的兩端的.這使得它們永遠也不能單獨從核中被分割出來.這聽上去不錯.但是他們計算到最後發現了一些古怪的東西.比如說.理論要求一個自旋為2的零質量粒子.但這個粒子卻在核子家譜中找不到位置(你可以想像一下.如果某位化學家找到了一種無法安插進周期表裡的元素.他將會如何抓狂?).還有.理論還預言了一種比光速還要快的粒子.也即所謂的[快子"(tachyon).大家可能會首先想到這違反相對論.但嚴格地說.在相對論中快子可以存在.只要它的速度永遠不降到光速以下!真正的麻煩在於.如果這種快子被引入量子場論.那麼真空就不再是場的最低能量態了.也就是說.連真空也會變得不穩定.它必將衰變成別的東西!這顯然是胡說八道.
更令人無法理解的是.如果弦論想要自圓其說.它就必須要求我們的時空是26維的!平常的時空我們都容易理解:它有3維空間.外加1維時間.那多出來的22維又是干什麼的?這種引入多維空間的理論以前也曾經出現過.玻爾在哥本哈根的助手克萊恩(Oskar Klein).也許會想起他曾經把[第五維"的思想引入薛定諤方程.克萊恩從量子的角度出發.而在他之前.愛因斯坦的忠實追隨者.德國數學家卡魯扎(Theodor Kaluza)從相對論的角度也作出了同樣的嘗試.後來人們把這種理論統稱為卡魯扎-克萊恩理論(Kaluza-Klein Theory.或KK理論).但這些理論最終都胎死腹中.的確很難想像.如何才能讓大眾相信.我們其實生活在一個超過4維的空間中呢?
最後.量子色動力學(QCD)的興起使得弦論失去了最後一點吸引力.正如我們在前面所述.QCD成功地攻佔了強相互作用力.並佔山為王.得到了大多數物理學家的認同.在這樣的內外交困中.最初的弦論很快就眾叛親離.被冷落到了角落中去.
在弦論最慘淡的日子裡.只有施瓦茨和謝爾克兩個人堅持不懈地沿著這條道路前進.1971年.施瓦茨和雷蒙(Pierre Ramond)等人合作.把原來需要26維的弦論簡化為只需要10維.這裡面初步引入了所謂[超對稱"的思想.每個玻色子都對應於一個相應的費米子(玻色子是自旋為整數的粒子.如光子.而費米子的自旋則為半整數.如電子.粗略地說.費米子是構成[物質"的粒子.而玻色子則是承載[作用力"的粒子).與超對稱的聯盟使得弦論獲得了前所未有的力量.使它可以同時處理費米子.更重要的是.這使得理論中的一些難題(如快子)消失了.它在引力方面的光明前景也逐漸顯現出來.可惜的是.在弦論剛看到一線曙光的時候.謝爾克出師未捷身先死.他患有嚴重的糖尿病.於1980年不幸去世.施瓦茨不得不轉向倫敦瑪麗皇後學院的邁克爾·格林(Michael Green).兩人最終完成了超對稱和弦論的結合.他們驚訝地發現.這個理論一下子猶如脫胎換骨.完成了一次強大的升級.現在.老的[弦論"已經死去了.新生的是威力無比的[超弦"理論.這個[超"的新頭銜.是[超對稱"冊封給它的無上榮耀.
當把他們的模型用於引力的時候.施瓦茨和格林狂喜得能聽見自己的心跳聲.老的弦論所預言的那個自旋2質量0的粒子雖然在強子中找不到位置.但它卻符合相對論!事實上.它就是傳說中的[引力子"!在與超對稱同盟後.新生的超弦活生生地吞並了另一支很有前途的軍隊.即所謂的[超引力理論".現在.謝天謝地.在計算引力的時候.無窮大不再出現了!計算結果有限而且有意義!引力的國防軍整天警惕地防衛粒子的進攻.但當我們不再把粒子當作一個點.而是看成一條弦的時候.我們就得以瞞天過海.暗渡陳倉.繞過那條苦心布置的無窮大防線.從而第一次深入到引力王國的縱深地帶.超弦的本意是處理強作用力.但現在它的注意力完全轉向了引力:天哪.要是能征服引力.別的還在話下嗎?
關於引力的計算完成於1982年前後.到了1984年.施瓦茨和格林打了一場關鍵的勝仗.使得超弦驚動整個物理界:他們解決了所謂的[反常"問題.本來在超弦中有無窮多種的對稱性可供選擇.但施瓦茨和格林經過仔細檢查後發現.只有在極其有限的對稱形態中.理論才得以消除這些反常而得以自洽.這樣就使得我們能夠認真地考察那幾種特定的超弦理論.而不必同時對付無窮多的可能性.更妙的是.篩選下來的那些群正好可以包容現有的規范場理論.還有粒子的標准模型!偉大的勝利!
[第一次超弦革命"由此爆發了.前不久還對超弦不屑一顧.極其冷落的物理界忽然像著了魔似的.傾注出罕見的熱情和關注.成百上千的人們爭先恐後.前仆後繼地投身於這一領域.以致於後來格勞斯(David Gross)說:[在我的經歷中.還從未見過對一個理論有過如此的狂熱."短短3年內.超弦完成了一次極為漂亮的帝國反擊戰.將當年遭受的壓抑之憤一吐為快.在這期間.像愛德華·威頓.還有以格勞斯為首的[普林斯頓超弦四重奏"小組都作出了極其重要的貢獻.不過我們沒法詳細描述了.網上關於超弦的資料繁多.如果有興趣的讀者可以參考這個詳細的資料索引:
arxiv.org/abs/hep-th/0311044
第一次革命過後.我們得到了這樣一個圖像:任何粒子其實都不是傳統意義上的點.而是開放或者閉合(頭尾相接而成環)的弦.當它們以不同的方式振動時.就分別對應於自然界中的不同粒子(電子.光子--包括引力子!).我們仍然生活在一個10維的空間里.但是有6個維度是緊緊蜷縮起來的.所以我們平時覺察不到它.想像一根水管.如果你從很遠的地方看它.它細得就像一條線.只有1維的結構.但當真把它放大來看.你會發現它是有橫截面的!這第2個維度被捲曲了起來.以致於粗看之下分辨不出.在超弦的圖像里.我們的世界也是如此.有6個維度出於某種原因收縮得非常緊.以致粗看上去宇宙僅僅是4維的(3維空間加1維時間).但如果把時空放大到所謂[普朗克空間"的尺度上(大約10＾-33厘米).這時候我們會發現.原本當作是時空中一個[點"的東西.其實竟然是一個6維的[小球"!這6個捲曲的維度不停地擾動.從而造成了全部的量子不確定性!
這次革命使得超弦聲名大振.隱然成為眾望所歸的萬能理論候選人.當然.也有少數物理學家仍然對此抱有懷疑態度.比如格拉肖.費因曼.霍金對此也不怎麼熱情.大家或許還記得我們在前面描述過.在阿斯派克特實驗後.BBC的布朗和紐卡斯爾大學的戴維斯對幾位量子論的專家做了專門訪談.現在.當超弦熱在物理界方興未艾之際.這兩位仁兄也沒有閑著.他們再次出馬.邀請了9位在弦論和量子場論方面最傑出的專家到BBC做了訪談節目.這些記錄後來同樣被集合在一起.於1988年以<超弦:萬能理論?>為名.由劍橋出版社出版.閱讀這些記錄可以發現.專家們雖然吵得不像量子論那樣厲害.但其中的分歧仍是明顯的.費因曼甚至以一種飽經滄桑的態度說.他年輕時注意到許多老人迂腐地抵制新思想(比如愛因斯坦抵制量子論).但當他自己也成為一個老人時.他竟然也身不由己地做起同樣的事情.因為一些新思想確實古怪--比如弦論就是!
人們自然而然地問.為什麼有6個維度是蜷縮起來的?這6個維度有何不同之處?為什麼不是5個或者8個維度蜷縮?這種蜷縮的拓撲性質是怎樣的?有沒有辦法證明它?因為弦的尺度是如此之小(普朗克空間).所以人們缺乏必要的技術手段用實驗去直接認識它.而且弦論的計算是如此繁難.不用說解方程.就連方程本身我們都無法確定.而只有採用近似法!更糟糕的是.當第一次革命過去後.人們雖然大浪淘沙.篩除掉了大量的可能的對稱.卻仍有5種超弦理論被保留了下來.每一種理論都採用10維時空.也都能自圓其說.這5種理論究竟哪一種才是正確的?人們一鼓作氣沖到這里.卻發現自己被困住了.弦論的熱潮很快消退.許多人又回到自己的本職領域中去.第一次革命塵埃落定.
一直要到90年代中期.超弦才再次從沉睡中蘇醒過來.完成一次絕地反攻.這次喚醒它的是愛德華·威頓.在1995年南加州大學召開的超弦年會上.威頓讓所有的人都吃驚不小.他證明了.不同耦合常數的弦論在本質上其實是相同的!我們只能用微擾法處理弱耦合的理論.也就是說.耦合常數很小.在這樣的情況下5種弦論看起來相當不同.但是.假如我們逐漸放大耦合常數.它們應當是一個大理論的5個不同的變種!特別是.當耦合常數被放大時.出現了一個新的維度--第11維!這就像一張紙只有2維.但你把許多紙疊在一起.就出現了一個新的維度--高度!
換句話說.存在著一個更為基本的理論.現有的5種超弦理論都是它在不同情況的極限.它們是互相包容的!這就像那個著名的寓言--盲人摸象.有人摸到鼻子.有人摸到耳朵.有人摸到尾巴.雖然這些人的感覺非常不同.但他們摸到的卻是同一頭象--只不過每個人都摸到了一部分而已!格林(Brian Greene)在1999年的<優雅的宇宙>中舉了一個相當搞笑的例子.我們把它發揮一下:想像一個熱帶雨林中的土著喜歡水.卻從未見過冰.與此相反.一個愛斯基摩人喜歡冰.但因為他生活的地方太寒冷.從未見過液態的水的樣子(無疑現實中的愛斯基摩人見過水.但我們可以進一步想像他生活在土星的光環上.那就不錯了).兩人某天在沙漠中見面.為各自的愛好吵得不可開交.但奇妙的事情發生了:在沙漠炎熱的白天.愛斯基摩人的冰融化成了水!而在寒冷的夜晚.水又重新凍結成了冰!兩人終於意識到.原來他們喜歡的其實是同一樣東西.只不過在不同的條件下形態不同罷了.
這樣一來.5種超弦就都被包容在一個統一的圖像中.物理學家們終於可以松一口氣.這個統一的理論被稱為[M理論".就像沒人知道為啥007電影中的那個博士發明家叫做[Q"(扮演他的老演員於1999年車禍去世了.在此紀念一下).也沒人知道這個[M"確切代表什麼意思.或許發明者的本意是指[母親"(Mother).說明它是5種超弦的母理論.但也有人認為是[神秘"(Mystery).或者[矩陣"(Matrix).或者[膜"(Membrane).有些中國人喜歡稱其為[摸論".意指[盲人摸象"!
在M理論中.時空變成了11維.由此可以衍生出所有5種10維的超弦論來.事實上.由於多了一維.我們另有一個超引力的變種.因此一共是6個衍生品!這時候我們再考察時空的基本結構.會發現它並非只能是1維的弦.而同樣可能是0維的點.2維的膜.或者3維的泡泡.或者4維的--我想不出4維的名頭.實際上.這個基本結構可能是任意維數的--從0維一直到9維都有可能!M理論的古怪.比起超弦還要有過之而無不及.
不管超弦還是M理論.它們都剛剛起步.還有更長的路要走.雖然異常復雜.但是超弦/M理論仍然取得了一定的成功.甚至它得以解釋黑洞熵的問題--1996年.施特羅明格(Strominger)和瓦法(Vafa)的論文為此開辟了道路.在那之前不久的一次講演中.霍金還挖苦說:[弦理論迄今為止的表現相當悲慘:它甚至不能描述太陽結構.更不用說黑洞了."不過他最終還是改變了看法而加入弦論的潮流中來.M理論是[第二次超弦革命"的一部分.如今這次革命的硝煙也已經散盡.超弦又進入一個蟄伏期.PBS後來在格林的書的基礎上做了有關超弦的電視節目.在公眾中引起了相當的熱潮.或許不久就會有第三次第四次超弦革命.從而最終完成物理學的統一.我們誰也無法預見.
值得注意的是.自弦論以來.我們開始注意到.似乎量子論的結構才是更為基本的.以往人們喜歡先用經典手段確定理論的大框架.然後在細節上做量子論的修正.這可以稱為[自大而小"的方法.但在弦論里.必須首先引進量子論.然後才導出大尺度上的時空結構!人們開始認識到.也許[自小而大"才是根本的解釋宇宙的方法.如今大多數弦論家都認為.量子論在其中扮演了關鍵的角色.量子結構不用被改正.而廣義相對論的路子卻很可能是錯誤的.雖然它的幾何結構極為美妙.但只能委屈它退到推論的地位--而不是基本的基礎假設!許多人相信.只有更進一步地依賴量子的力量.超弦才會有一個比較光明的未來.我們的量子雖然是那樣的古怪.但神賦予它無與倫比的力量.將整個宇宙都控制在它的光輝之下.

3. 超弦理論號稱大一統理論，是如何解釋宇宙由來的

通俗來講的話，就是把相對論中的廣義相對論和科學界流行的量子力學統一起來。

超弦理論作為一種全新意義上的理論促進著科學上，尤其是物理學史的發展。超弦理論廣義相對論與量子力學發展到一定階段下的產物，廣義相對論與量子力學都有其適用的范圍，但是這種范圍都有其獨特的局限性，廣義相對論領域內的問題解決不了量子力學領域內的問題。

奇點，是個密度以及時空曲率都異常的高、體積及其微小小的一個“點”，而同時具備廣義相對論和量子力學的特點的超弦理論就可以很好的解釋關於“奇點”的這個問題。

4. 超弦理論預言了宇宙是怎麼誕生了嗎

超弦是用來統一相對論和量子論的理論
我看的時候沒看到它預言了宇宙的誕生
只要量子論解釋了黑洞里的奇點
而且被證實了 那麼離能解釋宇宙的誕生也不遠了
但是我不太相信宇宙是由奇點爆炸而來的
奇點之前 討論時間和空間是沒意義的
這個讓我郁悶..

5. 超弦理論認為宇宙一共有十一個維度，真的可信嗎

超弦理論認為宇宙一共有十一個維度這種說法還是具有較高可信度的。

越來越多的科學研究顯示出來，不是只有人類生存在廣闊的多個維度的空間當中，超弦理論是廣義相對論與量子力學發展到一定階段下的產物，超弦理論認為宇宙一共有十一個維度空間的存在，事實真的是如此嗎？科學家花費不少的時間努力使二者達到平衡，但是每次的結果都不令人滿意。終於，一種全新的理論——超弦理論誕生了。超弦理論的核心是微觀和宏觀世界的“中間人”，使廣義相對論和量子力學統一的理論。根據超弦理論可以知道，宇宙的基本組成部分不再只有粒子，而是像根線一樣。雖然是“弦”，但是獨特的構成方式令它是比原子更小的組成物質的結構用這種方式來進行定義，超弦理論是物理學上非常重要的理論發現。

6. 超弦理論與超膜理論-宇宙到底有多少維度呢

我們物理世界的一個特點如此顯而易見，以至於大多數人從未懷疑過空間是三維的這一事實。

——海茲·帕各斯

我們所身處的這個世界究竟有多少個維度？這取決於你問的是誰。

【工程師、數學家和物理學家】

如果你問一位工程師，他會拿出一個分度器和直尺進行測量，並很快就會得出世界是三維的：長、寬、高。的確，這三維已經足以描述我們的可見宇宙中的所有物體。

△ S代表引力源，r 代表離源的距離。（圖片來源：Wikipedia）

我們現在來思考一下平方反比定律是什麼意思。想像有一個氣泡，正好能夠包圍一個行星的軌道。氣泡的表面面積（A）正比於徑向距離（r）的平方，即 A = 4πr² 。面積會隨著 r² 膨脹，但是太陽引力場的強度則會隨著氣泡的表面面積的增大而相應的減弱。因為一個氣泡，包括它的內部，是三維的，空間自身也必須是三維的。簡單來說，引力隨著距離的平方逐漸減弱（通過氣泡表面面積的引力總量是不變的）的這個事實就暗示著空間的三維性。

【空間與時間的聯姻】

每一個生活在數學之鄉格廷根的男孩，都比愛因斯坦更懂得四維幾何。但是，盡管如此，是愛因斯坦完成了這項工作，而非數學家。

——大衛·希爾伯特

然而，宇宙並不只有空間。1907年，愛因斯坦曾經的老師，數學家閔可夫斯基用超越傳統三維的新穎形式，重寫了狹義相對論。他發現與其將空間和時間看做是獨立的，我們可以把時間當做第四維，並統一成“時空”，這樣就可以更簡潔地表達狹義相對論。之後，愛因斯坦在廣義相對論中，就利用動態的四維模型來描述引力。

7. 為什麼說靈魂是超弦，超弦理論和靈魂是什麼關系

物質都是弦的震動形成的，只是振動頻率不同，靈魂也一樣，可能靈魂的頻率更符合宇宙的頻率吧 而肉體的頻率是很低的，說以要適應地球的三維的頻率需要靈魂調節，當人的肉體死了靈魂又回到了他本來的高維空間。

弦理論是理論物理的一個分支學科。弦論的一個基本觀點是，自然界的基本單元不是電子、光子、中微子和誇克之類的點狀粒子，而是很小很小的線狀的「弦」（包括有端點的「開弦」和圈狀的「閉弦」或閉合弦）。弦的不同振動和運動就產生出各種不同的基本粒子。弦論中的弦尺度非常小，但操控它們性質的基本原理預言，存在著幾種尺度較大的薄膜狀物體，後者被簡稱為「膜」。直觀的說，我們所處的宇宙空間可能是9+1維時空中的D3膜。弦論是現在最有希望將自然界的基本粒子和四種相互作用力統一起來的理論。

8. 超弦理論是什麼意思

超弦理論，屬於弦理論的一種，有五個不同的超弦理論，也指狹義的弦理論。是一種引進了超對稱的弦論，其中指物質的基石為十維時空中的弦。

9. 什麼是平行宇宙什麼是全息宇宙什麼是超弦理論什麼是多宇宙理論

是否有另一個你正在閱讀和本文完全一樣的一篇文章？那個傢伙並非你自己，卻生活在一個有著雲霧繚繞的高山、一望無際的原野、喧囂嘈雜的城市，和其它7顆行星一同圍繞一顆恆星旋轉，並且也叫做「地球」的行星上？他（她）一生的經歷和你每秒鍾都相同。然而也許她此刻正准備放下這篇文章而你卻打算看下去。

這種「分身」的想法聽起來奇怪而又難以置信，但似乎我們不得不接受它，因為它已為各種天文觀測的結果所支持。如今最流行同時也最簡單的宇宙模型指出，離我們大約10^(10^28)米外之處存在一個和我們的銀河一模一樣的星系，而那其中正有個一模一樣的你。雖然這距離大得超乎人們的想像，卻毫不影響你的「分身」存在的真實性。該想法最初起源於很簡單的「自然可能性」而非現代物理所假設：宇宙在尺寸上無限大（或者至少足夠大），並且象天文觀測指出的那樣－－均勻的分布著物質。既然如此，按照統計學規律便可以斷定，所有的事件（無論多麼相似或者相同）都會發生無數次：會有無數個孕育人類的星球，它們之中會有和你一摸一樣的人－－一模一樣的長相、名字、記憶甚至和你一模一樣的動作、選擇－－這樣的人還不止一個，確切的說，是無窮多個。

最新的宇宙學觀測表明，平行宇宙的概念並非一種比喻。空間似乎是無限的。如果真是這樣，一切可能會發生的事情必然會發生，不管這些事有多荒唐。在比我們天文觀測能企及范圍遠得多的地方，有和我們一模一樣的宇宙。天文學家甚至計算出它們距地球的平均距離。

你很可能永遠見不到你的「影子」們。你能觀測到的最遠距離也就是自大爆炸以來光所行進的最遠距離：大約140億光年，即4X10^26米－－定義了我們可觀測視界的大小，或者簡單地說，宇宙的大小，又叫做哈勃體積。同樣的，另一個你所在的宇宙也是個同樣大小的球體。以上便是對「平行宇宙」最直觀的解釋。每個宇宙都是更大的「多重宇宙」的一小部分。