题目

弦理论为什么认为宇宙的基本单位是“弦”?

提问时间：2020-12-02

答案

首先,作为一项以长体（弦）为基础的理论,它避开了点状粒子所带有的许多奇异现象.正如牛顿所观察到的,随着我们离一个点状粒子的距离越来越近围绕着它的引力会变的无穷大.（根据著名的平方反比定律,引力以 l/r^2 方式增长,所以,当我们当我们接近点状粒子的时候,它会猛增至无穷大,即,当 r 降为零的时候,引力增长为 l/0 ,也就是无穷大.）
即使在量子理论中,随着我们接近点状的量子粒子,引力也还是增长为无穷.在几十年的时间中,费曼（Feynmam）以及许多其他人发明了一系列间涩难懂的规则,想把这些以及许多其他的奇异处理掉.但是对于一个量子引力理论,即使费曼设计了一麻袋的招数也不足以去除这个理论中所有的超位数.关键在于,由于点状粒子是无穷小的,这就意味着他们的力和能可以变为无穷大.
但是当我们仔细分析弦理论的时候,会发现有两项机理可以消除这些奇异.第一项是由于弦的拓扑学特征造成的；第二项,是由于它的对称性造成的,称为“超对称性”.
弦理论的拓扑学特征与点状粒子的拓扑学特征完全不同,因此它的奇异也很不相同.（大体来说,由于弦有确定的长度,这就意味着,当我们接近弦的时候,各种力都不会猛增至无穷.在靠近弦的地方,各种力只以 l/L^2 的方式增长,其中L是弦的长度,是 10^-33 厘米的普朗克长度.这个长度L就起到消减奇异的作用）.由于弦不是个点状粒子,它有确定的长度,人们就可以证明,各种奇异都沿着弦“摊销”掉了,于是所有的物理量值都变为有限度的了.