當(dāng)前物理學(xué)領(lǐng)域*有趣*活躍的研究課題之一弦論是一個(gè)迷，它聲稱所有物質(zhì)的基本對(duì)象不是粒子，而是弦。弦，尺寸如此之小，以至于我們用***的粒子加速器都無法探測到
本書簡介：
弦論是一個(gè)謎。它是所謂的萬有理論（thetheoryofeverything）。但它還沒有得到實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。它是如此的深?yuàn)W。在弦論里到處是額外維度，量子漲落和黑洞。弦論是一個(gè)謎，它的參與者們承認(rèn)他們并不理解這個(gè)理論。但一個(gè)接一個(gè)的計(jì)算卻帶來了出人意料的漂亮的有關(guān)聯(lián)的結(jié)果。弦論是一個(gè)謎。它把很多天才從其他迷人的領(lǐng)域吸引過來，同時(shí)，它還有響亮的反對(duì)者。
作者簡介：
斯蒂文·斯科特·古布澤普林斯頓大學(xué)物理系教授，弦理論研究領(lǐng)域的主要專家之一，曾撰寫了大量物理界取得相關(guān)成就的文章。
目錄：
2弦理論5膜/071第二次超弦革命/073D-膜和對(duì)稱性/077D-膜的湮滅/090膜和黑洞/093M-理論中的膜和世界的邊緣/1006弦對(duì)偶/107一個(gè)維度在這里，一個(gè)維度在那里，誰在數(shù)？/115引力和規(guī)范理論/1217超對(duì)稱和大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)/129超對(duì)稱奇特的數(shù)學(xué)/135可能的萬有理論/141粒子，粒子，粒子/1488重離子和第五維/157地球上最熱的東西/160五維空間中的黑洞/168尾聲/180關(guān)鍵術(shù)語英漢對(duì)照表/184幾年前一個(gè)美好的夏天，我和父親開車去格羅托壁，一個(gè)離科羅拉多白楊鎮(zhèn)不遠(yuǎn)的攀巖圣地。我們的目標(biāo)是爬一個(gè)叫雙隙的經(jīng)典中等難度路線。順利完成后，我又有了新主意：器械攀登一個(gè)叫科萊奧貞尼的更有挑戰(zhàn)的路線。器械攀登意味著你要往巖石縫里塞進(jìn)一個(gè)個(gè)巖石塞以支撐你的重量，而不是僅靠你的手和腳去支撐。你把你自己拴在繩索上，然后把繩索穿進(jìn)那些巖石塞里，這樣一旦你腳下的巖石塞滑脫了，它下面的巖石塞將會(huì)阻止你下落。科萊奧貞尼在我看來是練習(xí)器械攀登理想的地方，因?yàn)樗鼛缀醵际峭怀龅摹Ｈ绻粝聛淼脑�，你將不�?huì)在墜落的時(shí)候痛苦地撞到巖石；你會(huì)先往下掉一段然后就被繩索拽住�；蛘吣銜�(huì)一直往下掉，直到落地——但這看起來可能性不大�？迫R奧貞尼的另外一個(gè)好處，在我看來，就是它有一個(gè)兩指寬的縫隙，一路向上，幾乎一直通到頂上，這樣我就可以盡我所需地往里面放巖石塞了。父親欣然同意，于是我往上攀，在向上的路線上跳躍。只有到了這時(shí)我才意識(shí)到我的計(jì)劃有點(diǎn)不妙�？p隙里的巖石不是很好。它消耗了我很多裝備，同時(shí)我還不能把巖石塞放得很牢靠。盡管只是個(gè)短坡，卻用掉了很多巖石塞，當(dāng)快到頂?shù)臅r(shí)候，我已經(jīng)非常缺乏那些最有效的裝備了。最后一段很難自由攀登，而我已經(jīng)幾乎沒有巖石塞了。但我?guī)缀跻呀?jīng)到頂了！我在一個(gè)喇叭形的巖石縫隙里放進(jìn)一個(gè)半月形巖石塞。我踩著它向上，它支撐住了。我在相同的縫隙里又放進(jìn)了一個(gè)六角形巖石塞。我踩著六角形巖石塞繼續(xù)向上，它滑脫了，我掉了下來。接下來發(fā)生的就是一瞬間的事情，我已經(jīng)不記得了，但很容易重構(gòu)。第一個(gè)巖石塞被拔脫。我落入了空中。下一個(gè)也被拔脫。攀巖者稱這種現(xiàn)象為“拉拉鏈”，因?yàn)樗拖窭_一條拉鏈。如果足夠多的巖石塞被拔出來，你最后就會(huì)落到地上。每當(dāng)一個(gè)巖石塞被拔出，它下面的那個(gè)就必須要能夠吃住更大的拉力，因?yàn)槟阍谙侣涞倪^程中會(huì)積攢更多的速度和動(dòng)量。猛地一拽，我被掛在了下一個(gè)裝置上。這次是一個(gè)機(jī)械塞，它是攀巖者武器庫中最復(fù)雜的一件裝備。它放得并不穩(wěn)妥，但支撐住了。我父親，當(dāng)時(shí)他正坐在下面的地上拉著繩子，被我們之間的繩子拉緊滑著向前。整個(gè)過程就是這樣。我花了些時(shí)間研究最終拉住我的那個(gè)機(jī)械塞。它看起來被拉動(dòng)并轉(zhuǎn)了一點(diǎn)點(diǎn)，但還能用。我加強(qiáng)了下面的幾個(gè)巖石塞，然后開始往下爬。下來后我四處走走，放松了幾分鐘，還是地上牢靠啊。接著我沿繩索又爬了上去，回收了大部分裝備，一天就這樣結(jié)束了。我們能從這次科萊奧貞尼的經(jīng)歷中學(xué)到什么呢？嗯，首先就是在我們器械攀登的時(shí)候，一旦你用完裝備你就應(yīng)該停下來。其次，下落并不是問題。落地才是問題。我能毫發(fā)無傷地離開是因?yàn)槲也]有撞在地面上。(幾分鐘后我確實(shí)流鼻血了。)掛在機(jī)械塞上的感覺就是猛烈的一拽，但和撞在地面上相比它還是屬于比較溫和的一類。從下落中我們可以學(xué)到關(guān)于引力的深?yuàn)W道理。當(dāng)你向下落的時(shí)候，你感覺不到引力。這就是失重。坐電梯下行的時(shí)候，我們會(huì)有失重的感覺，當(dāng)然沒那么明顯。在有了對(duì)下落的親身體驗(yàn)后我覺得我對(duì)引力有了一些更深入的理解。當(dāng)然不是在科萊奧貞尼，我當(dāng)時(shí)或者沒工夫去回味這個(gè)經(jīng)歷，或者太興奮了以至于我的理性思維還無法介入。黑洞假設(shè)掉進(jìn)一個(gè)黑洞，你會(huì)怎樣呢？會(huì)有一次可怕的、破壞性的撞擊發(fā)生嗎？或者就是一次永遠(yuǎn)的下落？我們先簡要回顧一下黑洞的性質(zhì)，再來回答這個(gè)問題。首先，黑洞是這樣一個(gè)物體，光沒法從它里面跑出來�！昂凇北硎镜木褪沁@種物體的絕對(duì)黑暗。黑洞的表面叫做黑洞的視界，因?yàn)橐暯缤饷娴娜耸菦]法看見視界里面發(fā)生的事情的。這是因?yàn)榭春凸庥嘘P(guān)，沒有光能從黑洞里跑出來。一般認(rèn)為黑洞存在于大多數(shù)星系的中央。黑洞也被認(rèn)為是質(zhì)量很大的恒星演化到最后的階段。圖3.1我們所在的銀河系，在它的中心可能有一個(gè)黑洞。黑洞的質(zhì)量據(jù)信是太陽質(zhì)量的四百萬倍。從地球上看，它處于人馬星座的方向上。它距離我們有26000光年。黑洞的尺寸比我們這里畫出來的要小很多，它四周被恒星環(huán)繞的空白區(qū)域也同樣如此。關(guān)于黑洞最奇特的事情是除去中央的“奇點(diǎn)”外，黑洞的里面是空的。這看起來很扯：星系中質(zhì)量最大的物體竟然是空的？原因是黑洞里面所有的質(zhì)量都已經(jīng)坍塌到奇點(diǎn)上了。實(shí)際上我們并不知道在奇點(diǎn)上發(fā)生了什么。我們知道的是奇點(diǎn)讓時(shí)空扭曲，并在它周圍形成一個(gè)視界。任何掉進(jìn)視界里的物質(zhì)最終都會(huì)落到奇點(diǎn)上。設(shè)想一個(gè)倒霉的攀巖者掉進(jìn)了一個(gè)黑洞。穿越視界并不能使他受到任何傷害，因?yàn)槟抢锸裁炊紱]有：只有真空。攀巖者甚至可能都不知道他穿過了視界。麻煩的是，再也沒有什么東西可以阻止他的下落了。首先，這里沒有任何可供支撐的東西——記住，在黑洞里除了奇點(diǎn)以外全都是空的。攀巖者唯一的希望是他的繩索。但即使把繩索拴到有史以來最牢固的(黑洞外的)巖石塞上也是徒勞。假設(shè)巖石塞可以堅(jiān)持得住，繩索也會(huì)斷裂，或者它會(huì)被拉長、拉長，一直到攀巖者墜到奇點(diǎn)上為止。當(dāng)這一切發(fā)生的時(shí)候，可以設(shè)想將會(huì)有一次可怕的、破壞性的撞擊發(fā)生。但我們無法知道確切的細(xì)節(jié)，除了攀巖者沒有人能夠看到這一切。因?yàn)闆]有光能夠從黑洞里跑出來。從以上討論我們可以看出黑洞里面引力的拉拽是絕對(duì)不可抗拒的。一旦穿過了視界，我們不幸的攀巖者除非能讓時(shí)間停止否則他就無法阻止自己的下落。同時(shí)，在他落到奇點(diǎn)上之前也沒有什么能“傷害”到他。在此之前，他僅僅是在真空中下落而已。他將感覺自己失重了，就像我在科萊奧貞尼的那次墜落一樣。這就凸顯了廣義相對(duì)論中的一條基本假設(shè)：一個(gè)自由下落觀察者的感覺和他在真空里的感覺是一樣的。下面是另一個(gè)可能會(huì)有所幫助的類比。假設(shè)山上有個(gè)湖，湖水由一個(gè)很小、流速很快的水流排出。湖里的魚知道不要離危險(xiǎn)太近，即不要離那個(gè)水流的入口太近，因?yàn)橐坏┧鼈冞M(jìn)入下降的水流，它們就無論如何也游不出那個(gè)水流回到湖里了。不小心進(jìn)入水流的魚也不會(huì)受傷(至少暫時(shí)不會(huì))，但它們別無選擇只有順著水流向下。湖水就像黑洞外的時(shí)空，而黑洞里面就像水流。奇點(diǎn)對(duì)應(yīng)的則是那些尖銳的巖石，水流落在上面并被擊碎，面對(duì)尖銳的巖石，水流里面的魚會(huì)立刻粉身碎骨。你也可以設(shè)想其他的可能性：比如，水流也許會(huì)帶著魚安全、舒適地來到另外一個(gè)湖。類似地，也許在黑洞里壓根就沒有什么奇點(diǎn)，而是一個(gè)通向另外宇宙的隧道。這聽起來有些牽強(qiáng)，但考慮到我們并不理解奇點(diǎn)而且我們除非親自掉進(jìn)去也無法知道在黑洞里到底發(fā)生了什么，所以我們也不能徹底排除這種可能性。
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