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超弦理论源自一种靴袢原理 (bootstrap princi

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超弦理论源自一种靴袢原理 (bootstrap principle)的思想。有一句古老的格言说,人可以用向上提自己的靴袢的办法把自己提到空中。这意思是说一组基本粒子可以看成是相同粒子联合成的一种自洽态。所有的粒子都应看成是组成成分,所有的粒子 (即使在某种意义下费米子也不例外)都应看成是把各组成成分联在一起的力场的量子;还有,所有的粒子都要以组成成分的束缚态出现。许多年以前,当我在休斯飞机公司对一位听众描述这种想法时,这位后来成为同步卫星计划领导人的工程师——罗森(Harold Rosen)——问我,超弦理论是不是有点像他们在制作一个电路时试图对一种干涉信号所作的解释?他们假定信号一直存在,而且证明它们是自己产生的。这种解释十分成功。我表示同意,靴袢的思想的确有些与此类似:如果假定粒子存在,它们就会产生把它们连在一起的力;最后出现的束缚态就是同样的粒子,它们与携带力的粒子是相同的。这样的一个粒子系统,如果存在就是自行产生的。
超弦理论的最初形式是施瓦兹 (John Schwarz)和勒伏依欧 (AndréNeveu)于1971年提出来的,当时得到雷蒙德 (PierreRamond)的某些支持。虽然这个理论在当时看来牵强附会,我还是把施瓦兹和雷蒙德请到加州理工学院,我认为超弦如此之美妙,那一定有一些有价值的东西。在接着 15年或更多的年头,施瓦兹与不同的合作者,其中特别应该提到的是谢尔克和格林 (Michael Green),进一步发展了这个理论。
开始这个理论仅仅只应用到一小类相同的粒子上,理论家们试图用靴袢原理描述它们。只是到了 1974年,谢尔克和施瓦兹才认为超弦理论可以用来描述所有的基本粒子。他们之所以有这种自信,是因为他们发现这个理论预言了引力子的存在,这当然也就预言了爱因斯坦的引力的存在。此后大约 10年时间,普林斯顿大学的4 位物理学家建立了一种称为杂化超弦理论的特殊理论形式。
超弦理论,特别是其杂化形式,可能正是长期寻找的统一量子场论。在适当的近似时,它自然而然地蕴涵着爱因斯坦的引力理论。而且,当它把爱因斯坦的引力理论和其他场的理论与量子场论结合在一起时,不会出现通常都有的无限大的困难。它还可以解释为什么基本粒子有这么多的多样性。不同种类粒子的数量实际上是无穷的,但在实验室里只能发现一定数量 (例如几百种)、质量足够小的粒子。而且,至少从表面上看,这个理论不包含任何任意常数或大量的粒子和相互作用,只有在更深入考查时,才会可能有一些任意性出现。最后,超弦理论出自一个简单而美妙的自治原理,即最初人们称之为靴袢的思想。



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