斯蒂芬.霍金把他的希望寄托在‘m理论’上来充分解释宇宙-这就是它的意思

有传言说爱因斯坦在地球上度过了最后几个小时涂鸦在一篇论文中最后试图提出一种理论的一切。大约60年后，另一个理论物理学的传奇人物史蒂芬霍金可能会有去世有相似的想法。我们知道霍金认为所谓的“m-理论”是我们最好的赌注为了一个完整的宇宙理论。但它是什么？

自从爱因斯坦于1915的广义相对论理论的制定以来，每个理论物理学家都梦想着将我们对原子和粒子无限小世界的理解与宇宙无限大尺度的理解相调和。而后者是由爱因斯坦方程有效描述的，前者被所谓的基本相互作用标准模型预测得非常精确。

在诊断出变性肌肉紊乱后，英国理论物理学家用比预期更长的时间来对抗医学观点。

我们目前的理解是，物理对象之间的相互作用由四个基本力...。其中两种--引力和电磁学--在宏观层面上与我们相关，我们在日常生活中处理它们。另外两个被称为强和弱的相互作用，在很小的范围内起作用，并且只有在处理亚原子过程时才变得相关。

基本交互的标准模型为这些力提供了一个统一的框架，但是这幅图中不能始终包含重力。尽管它精确地描述了诸如行星轨道或星系动力学等大规模现象，但广义相对论却在很短的距离内发生了变化。根据标准模型，所有力都是由特定粒子来调节的。对于重力来说，一个叫做在的粒子就是这个任务。但是当试图计算这些相互作用如何相互作用时，就会出现无意义的infinities。

一个一致的引力理论应该是有效的任何尺度，并且应该考虑到基本粒子的量子性质。这将使一个统一框架中的重力与其他三个基本互动相适应，从而提供了所有一切的著名理论。当然，自从爱因斯坦1955去世以来，我们取得了很多进步，现在我们最好的候选人是以m理论为名的。

弦转

为了理解m理论的基本思想，科学家们意识到，我们必须回到1970年代，而不是描述基于粒子的宇宙，你可以用微小的振荡弦(能量管)来描述它。这一新的自然基本成分思维方式已经解决了许多理论问题。首先，字符串的特定振荡可以被解释为一个子字符串。与重力标准理论不同，弦理论可以在数学上描述其相互作用，而不会产生奇怪的非线性。因此，引力最终被纳入统一的框架之中。

在这激动人心的发现之后，理论物理学家们致力于理解这一开创性想法的后果。然而，随着科学研究的不断深入，弦理论的历史特征是跌宕起伏。起初，人们困惑是因为它预测了粒子的存在，它比光速快得多，称为“tachyon”。这一预测与所有实验观测结果相对照，对弦理论产生了严重的怀疑。

然而，这一问题在1980年代初就通过引入弦理论中所谓的“超对称性”来解决。这预示着每个粒子都有一个子粒子，并且通过一个非同寻常的巧合，相同的条件实际上消除了在。第一次成功通常被称为“第一次弦乐革命“

另一个突出特点是弦理论需要十个时空维度的存在。目前，我们只知道四个：深度、高度、宽度和时间。虽然这可能是一个重大障碍，但已经提出了若干解决办法，现在它被视为一个显著的特点，而不是一个问题。

例如，我们可以被迫生活在一个四维世界中，而没有任何额外维度的访问。或者额外的维度可能是“compactified”这样一个小规模，我们不会注意到它们。然而，不同的物理常数会导致不同物理常数的值，因此不同物理定律也会产生不同的物理常数。一个可能的解决办法是我们的宇宙只是其中之一无限的“多元宇宙”受不同物理定律的支配。

还有其他宇宙吗？

这似乎很奇怪，但许多理论物理学家正在研究这一想法。如果你不相信，你可以试着读这本小说。平地：多维度的浪漫艾德温·阿博特(EdwinAbbott)的作品中，角色们被迫生活在两个空间空间中，却无法意识到还有第三个维度。

M-理论

但当时仍有一个紧迫的问题困扰着弦理论家。一次彻底的分类显示了五种不同的一致弦理论的存在，并且不清楚为什么大自然会从五种理论中挑一种。

这就是M理论进入游戏的时候。在第二次弦转1995物理学家提出，五种一致的弦理论实际上只是一个独特理论的不同面孔，它生活在11个时空维度中，被称为m理论。它包含了不同物理背景下的每一个字符串理论，但仍然对所有的人有效...这幅极其迷人的图片使大多数理论物理学家相信M-理论是万物的理论，它在数学上也比其他候选理论更加一致。

然而，迄今为止，m理论一直在努力制造预测，可以通过实验来测试。超对称目前正在进行测试在大型强子对撞机上。如果科学家们确实找到了中的的证据，那么最终会加强m理论。但是目前理论物理学家们仍然面临着一个挑战，即产生可测试的预测，并为实验物理学家建立实验来测试它们。

大多数伟大的物理学家和宇宙学家都是由一种激情驱动的，它能够找到那些能解释一切的美丽、简单的描述。虽然我们还没有完全存在，但是如果没有霍金这样的敏锐、创造性的头脑，我们就没有机会了。

洛伦佐·比是伦敦玛丽大学理论物理学的居里夫人研究员。