弦理论，是理论物理的一个分支学科，弦论的一个基本观点是，自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子，而是很小很小的线状的“弦”（包括有端点的“开弦”和圈状的“闭弦”或闭合弦）。弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子，能量与物质是可以转化的，故弦理论并非证明物质不存在。弦论中的弦尺度非常小，操控它们性质的基本原理预言，存在着几种尺度较大的薄膜状物体，后者被简称为“膜”。直观的说，我们所处的宇宙空间可能是9+1维时空中的D3膜。弦论是现在最有希望将自然界的基本粒子和四种相互作用力统一起来的理论。

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弦理论是一门理论物理学上的学说。理论里的物理模型认为组成所有物质的最基本单位是一小段“能量弦线”，大至星际银河，小至电子，质子，夸克一类的基本粒子都是由这占有二维时空的“能量线”所组成。中文的翻译上，一般是译作“弦”。超弦理论可以解决和黑洞相关的问题。在弦理论中，基本对象不是占据空间单独一点的基本粒子，而是一维的弦。这些弦可以有端点，或者他们可以自己连接成一个闭合圈环。正如小提琴上的弦，弦理论中支持一定的振荡模式，或者共振频率，其波长准确地配合。

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另外，“弦理论”这一用词所指的原本包含了26度空间的玻色弦理论，和加入了超对称性的超弦理论。在近日的物理界，“弦理论”一般是专指“超弦理论”，而为了方便区分，较早的“玻色弦理论”则以全名称呼。1990年代，爱德华·维顿提出了一个具有11 度空间的M理论，他和其他学者找到强力的证据，证明了当时许多不同版本的超弦理论其实是M理论的不同极限设定条件下的结果，这些发现带动了第二次超弦理论革新。

弦理论会吸引这么多注意，大部分的原因是因为它很有可能会成为终极理论。目前，描述微观世界的量子力学与描述宏观引力的广义相对论在根本上有冲突，广义相对论的平滑时空与微观下时空剧烈的量子涨落相矛盾，这意味着二者不可能都正确，它们不能完整地描述世界。而除了引力之外，量子力学很自然的成功描述了其他三种基本作用力：电磁力、强力和弱力。弦理论也可能是量子引力的解决方案之一。超弦理论还包含了组成物质的基本粒子之一的费米子。至于弦理论能不能成功的解释基于目前物理界已知的所有作用力和物质所组成的宇宙以及应用到“黑洞”、“宇宙大爆炸”等需要同时用到量子力学与广义相对论的极端情况，这还是未知数。

我们是否生活在11维时空宇宙学告诉我们，我们肉眼看到的三个空间维数正在膨胀，由此可以推测它们曾经是很小和高度弯曲的。一个自然的可能性是；也许存在与我们观测到的三个空间维数垂直的其它空间维数，这些额外空间维数曾经是但现在仍然是很小和高度弯曲的。如果这些维数的尺度是够小，以我们现有的观测手段仍不是以直接推测到，但是这些维数仍将以许多间接的效应表现出来。特别地，这是一个强有力的统一观念：在低维中观测到的不同粒子也可能是同一种粒子，在额外维数空间中，它们都是同一粒子不同方向的运动的表现。实际上，额外维数还是弦理论不可分割的一部分：弦理论的数学方程要求空间是9维的，再加上时间维度总共是10维时空。更进一步的研究表明，由M理论给出的更完全的认识揭示了弦理论的第10维空间方向，因此理论的最大维数是11维。最近的一些发展还提出了我们也许生活在低维的膜上面，但是引力仍然是10维的，为了得到现实的3维引力，可以通过引入“影子膜”或者Randall-Sundrum机制。Randall-Sundrum机制是一种束缚引力的新方法，这时，额外维度可以不是很小很小的。通过观测小距离情况下引力对平方反比定律的偏离，或者是在粒子加速上或者是通过超新星爆发中产生的粒子散射进入额外维度因而看起来象消失一样等等奇怪的现象，也许我们现在就有能力探测到这些额外维度。弦理论不仅大大地拓展了人们的思维空间，将大大地拓展人们的活动空间。

美国时间2016年12月4日晚上，突破基金会将今年的“基础物理学突破奖”颁发给了三位弦理论家，共享300万美元。三位获得者分别是Joseph Polchinski，Andrew Strominger 和 Cumrun Vafa，以表彰他们在弦理论及其对黑洞、宇宙的意义方面取得重大突破。我们通过以下一些问题带你认识21世纪最伟大的理论之一。
美国时间2016年12月4日晚上，突破基金会将今年的“基础物理学突破奖”颁发给了三位弦理论家，共享300万美元。三位获得者分别是Joseph Polchinski，Andrew Strominger 和 Cumrun Vafa，以表彰他们在弦理论及其对黑洞、宇宙的意义方面取得重大突破。

弦的大小。
对弦的最直接验证方法是利用一个足够强大的显微镜，去看在原子里面是否有弦。但问题是弦是非常小的，大约10^-35米，这是什么概念？我们知道构成我们身体的原子是非常小的，如果把原子放大到可观测宇宙那么大，同时把弦也放大到同样的倍数，那么弦只有一颗树那么大。因此想要直接观测弦那将是一个巨大的挑战。

左边为费米子，右边为玻色子。
在大多数情况下，你可能听到的都是“弦理论”。但其实弦理论是从玻色弦理论发展到超弦理论。我们知道基本粒子包括玻色子（光子、胶子等）和费米子（电子、夸克等）。最早期的弦理论叫玻色弦理论，只包括了玻色子；而超弦理论（加入了超对称性）不仅以弦的振动解释了玻色子，还解释了费米子。玻色弦理论认为空间维度为二十五维，超弦理论则必须在九维空间才合理。现在我们说起弦理论的时候都指超弦理论。弦理论的维度是从一个不可思议的公式推导出来的，详见： 《1 + 2 + 3 +.....=-1/12?》 。

在九维的超弦理论中，基本单元是一维的弦。而弦理论家在求解十位空间内的超引力理论的方程式之后，发现基本的解是二维的膜（brane）。我们通常将这些东西命名为p-膜，比如 p = 1 的膜是弦，p = 2 的膜是面等等。

左边为标准模型粒子，全部都已经发现；右边为超对称粒子，还未发现。（ 8 DESY）
弦理论的确有一些预言，比如超对称。超对称理论认为每一个基本粒子都有一种被称为超对称伙伴的粒子与之匹配。所有的费米子（比如夸克和轻子）都有一个玻色子的超对称伙伴（比如超夸克和超轻子），以及所有的玻色子（比如光子和胶子）都有费米子超对称伙伴（比如光微子和超胶子）。虽然大型强子对撞机（LHC）无法直接探测到弦（因为太小了，LHC远远达不到所需要的能量），但是LHC可以探测到这些超对称粒子。如果找到这些粒子，虽然还不能直接证明弦理论是对的，但至少证明我们在对的道路上。详见： 《超对称的崛起和衰落》 。

贴吧发这个，认真的？