超弦理論

未解決的物理學問題：請問弦論、超弦理論或M理論等等類似理論，是否向萬有理論的康莊大道邁上一大步，還是一條死胡同？

超弦理論（英語：Superstring Theory），屬於弦理論的一種，有五個不同的超弦理論。超弦理論旨在探尋一可統一各基本作用力及解釋基本物質的理論，透過嚴謹的數學框架來定義和賦予物質質量、解釋萬物運行規則。也指狹義的弦理論。是一種引進了超對稱的弦論，其中指物質的基石為至少九維時空中的弦。

理論基礎

十一維時空（十維空間加一維時間）

為了將玻色子和費米子統一，科學家預言了這種粒子，由於實驗條件的限制，人們很難找到這種能夠證明弦理論的粒子。超弦理論作為最為艱深的理論之一，吸引著很多理論研究者對它進行研究，是萬有理論的候選者之一(指小至可來解釋我們所知的一切作用力，大至於解釋宇宙所有物理奧秘的全面性理論)。

超弦理論將次原子粒子都被視為受激而振動的多維迴圈（開頭所提的10維空間）。
超弦理論與傳統的量子力學一樣，將不確定性視為真正的隨機。
以膜理論解釋弦與三維空間和多維度空間的關係。

弦理論中的超對稱

弦論的對偶性：黃色箭頭為S對偶，藍色箭頭為T對偶，而IIA型弦與E型雜弦則亦可與M理論有對偶聯繫（此對偶又可稱之為U對偶）

弦理論是我們知道的唯一能融合廣義相對論和量子力學的方式，但只有超對稱的弦理論才能避免迅子問題，才能包括費米子振動模式從而才能說明組成我們世界的物質粒子。為了實現重力的量子力學，也為了一切力和物質的大統一，超對稱性與弦理論手拉手地走來了。假如弦理論是對的，物理學家希望超對稱性也是對的。

主要類型有：

I型弦
IIA型弦
IIB型弦
O型雜弦（SO(32)）
E型雜弦（E8×E8）。

若納入對偶性以及超重力，則可統一出M理論的框架，常見的對偶有T對偶、S對偶、U對偶。

懷疑論

弦論最致命弱點是它需要極高時空維度如11維度才能成立，與我們的四維時空不符，卡魯扎-克萊因理論是五維理論就因與四維時空不符而被拋棄，弦論的超高維度更是匪夷所思，尤其值得注意的是廣義和狹義相對論都是四維時空理論，11維的弦論能否和相對論相容令人懷疑，另外弦論預測的重力子和超伴子等在LHC 等實驗觀測一無所獲，因此弦論使學界深深懷疑。

1979年諾貝爾獎得主、美國物理學家謝爾登·格拉肖（Sheldon Lee Glashow）是超弦理論的懷疑者，因為其不能提供實驗可檢驗的預言。他曾經試圖阻止超弦理論家進入哈佛大學物理系，但是哈佛大學還是接受了超弦理論，於是他選擇了離開。^[1] 在約十分鐘《弦論這件事》（《優雅的宇宙》第二部分）的採訪中，他認為超弦是一門與物理沒有關係的學科，並且說：「...你可以把它稱為腫瘤...」^[2]。

註釋

^ Jim Holt, "Unstrung", The New Yorker, October 2, 2006. [2014-07-28]. （原始內容存檔於2011-06-06）.
^ "there ain't no experiment that could be done nor is there any observation that could be made that would say, `You guys are wrong.' The theory is safe, permanently safe." He also said, "Is this a theory of Physics or Philosophy? I ask you" NOVA interview （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）)

參考文獻

Kaku, Michio. Introduction to Superstring and M-Theory 2nd edition. New York, USA: Springer-Verlag. 1999.
Shen, Sinyan. Introduction to Superfluidity 2nd edition. Beijing, China: Science Press. 1982.
Greene, Brian. The Elegant Universe: Superstrings, Hidden Dimensions, and the Quest for the Ultimate Theory. Random House Inc. 2000.
Greene, Brian. The Elegant Universe（台灣中文譯本《優雅的宇宙》或大陸中文譯本《宇宙的琴弦》）. W.W. Norton and Co. New York,NY. c1999. ISBN 978-0-375-70811-4

參閲

外部連結

超弦發展史（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
訪費因曼談超弦論（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

[newyorker-1] Jim Holt, "Unstrung", The New Yorker, October 2, 2006. [2014-07-28]. （原始內容存檔於2011-06-06）.

[2] "there ain't no experiment that could be done nor is there any observation that could be made that would say, `You guys are wrong.' The theory is safe, permanently safe." He also said, "Is this a theory of Physics or Philosophy? I ask you" NOVA interview （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）)

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