弦論和平行宇宙到底什麼關係？

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回答你的問題，我們先來說說為什麼要研究弦論：因為要解決廣義相對論和量子力學的矛盾，而且要了解質量這個東西是怎麼來的。

廣義相對論描述質量和時空的關係。愛因斯坦場方程告訴我們，質量扭曲時空，如果沒有質量時空就沒有扭曲。廣義相對論和實驗觀測符合的很好，比如引力透鏡，在大質量物體周圍，時空彎曲，光沿著彎曲時空傳播，背景天體看起來就像穿過了放大鏡。
量子力學描述微觀視界的規律，微觀世界充滿隨機性，可以用機率波或者概念相似的高級玩意來描述。量子力學更是與全世界所有實驗吻合，你現在每天用手機拍照，電腦上網，都是懂了量子力學才能遭出來的。量子力學有個關鍵的規則，不確定原理dx*dp&>h/2，當你觀察一個越小的空間，隨機漲落就越大。那麼在微觀尺度，時空會充滿漲落，非常躁動。這個是廣義相對論無法解釋的，為啥時空自己會亂波動？為神馬，為神馬這兩個各自如此完美，如此重要的理論，要互相矛盾？？

好，現在弦論就出場了（音樂，鼓，掌聲）。過去我們以為原子就是最小的東西了，不能再分了。可是後來發現還有電子，原子核。後來又有了質子中子，質子中子還能分成夸克。那夸克再分成啥？為啥不同粒子質量不同？弦論認為，說不定有個更基本的東西叫「弦」，是一切物質的最基本組成單元。弦非常的小，有多小？如果一顆原子有太陽系那麼大，一個弦只有一棵樹那麼大。這些弦可以開放象根線，可以閉合成個圈。弦可以合併，分裂。弦可以震動，不同維度不同震動模式形成了不同質量的粒子。把這些理論完整自洽的寫出來就是弦論，學過的人都覺得很優美，不可能不對云云（我沒學過只能聽聽）。有可能解釋質量從哪兒來，為什麼廣義相對論和量子力學看起來有矛盾。神馬11維啊啥的都是自然推導結果。我們已經熟悉4維，是平直的，可是那些弦論里更高的維度的形狀是可以嚴格計算的，必須滿足現在知道的基本粒子的質量大小，相互作用強度。但是，滿足條件的形狀的個數，從幾十年前發現的幾種，一直增長到現在大概接近於無數種吧。那麼，我們的宇宙更高的維度到底是神馬形狀呢？如果這個維度剛好是其中一個形狀，為神馬偏偏是那個形狀而不是別的呢？這已經上升到偉大的神學或者哲學的高度了，弦論物理學家已經無法自拔了，於是平行宇宙提供了一個心靈慰藉：也許有無數個平行宇宙，每一個都隨機有不同形狀的高維維度。到這裡大家已經看到了聯繫1。
可是弦論還有一個關鍵問題是，弦太小了，看不見。這樣一來就無法證偽，那弦論到底是不是物理學呢？還是數學呢？
另外一個問題：為神馬有高維我們看不見呢？這時候，這些勇（喪）敢（心）機（病）智（狂）的物理學家又藉助了「小」這個概念：可能這些高維太小了，就像你從1公里外看一跟高壓線，它看起來就是1維的，殊不知人家還藏了2個維度，是3維的。一隻螞蟻在上面爬，是可以轉圈的。
看不見誰知道它對不對呢？我也不知道。但是為了解決廣義相對論和量子力學的矛盾，回答質量怎麼來的，任何嘗試都是值得的。

第二個要講的問題是宇宙大爆炸。通過宇宙微波背景輻射的觀測以及其他，大爆炸理論已經被廣泛接受。可是為什麼空間是平直的呢？為什麼背景輻射是各向同性的呢，超過哈勃距離的兩片天空是怎麼心靈相通的呢？於是有了暴漲理論。這個暴漲理論說在宇宙還很年輕很緊密的時候，曾經在一個很短的時間內指數膨脹了很多倍（可能是從10^-35秒到10^-33秒膨脹了10^26倍），這個膨脹速率完爆光速啥的（但注意這只不過是時空膨脹速率，不是東西運動速率，完爆光速也沒啥稀奇，不違反物理定律），但是到底神馬東西可以造成並驅動這個膨脹，不知道。有可能是一些奇特能量的真空場造成的壓力，很多弦論理論可以提供這種性質的「真空」（聯繫2也出現）。可是物理學家們算一算想一想就發現，不管什麼場提供了這個暴漲的能量，那個能量好像沒有用完啊！多的能量哪去了？於是平行宇宙理論出現了，有這麼多能量，說不定一爆爆出好多個平行宇宙，我們只是其中一個而已。喏，又一個無法證偽的理論。

總結一下，弦論和平行宇宙就像一對好（難）兄（難）弟，弦論提供一種暴漲理論的機制，而暴漲的多餘能量又提供了平行宇宙的可能性，平行宇宙又幫助弦論不用費心去挑選一個有特別的形狀的高維。但是這兩個理論目前都沒辦法被實驗證實或證偽。

當我們把弦論應用在宇宙學上，就得到了弦論版本的平行宇宙或多宇宙模型。

弦論是一種萬有理論（Theory of Everything）的候選理論。它的目標是提供一個數學模型來統一引力和量子力學，描述所有的基本力和物質。弦論認為，所有的基本粒子實際上都是一維的弦。弦以不同的方式振動，就表現為不同的粒子。在其中一種振動方式下，弦表現為引力子（graviton），在空間中傳遞引力。

圖片來自Strings -

我們觀察到的時空維度是四（三維空間 + 一維時間）。然而弦論的數學完備性要求時空具有更高的維度。為了容納這些多餘的維度，弦論採用的方法是維度緊緻化（compactification），就是讓多個維度閉合成環狀，蜷縮到一維弦的內部。緊緻化的方法有很多，但是能夠滿足弦論要求的只有一種：卡拉比-邱流形。

圖片來自String theory

但是，也許不是所有的多餘維度都蜷縮在一維的弦內部。可能有的維度會伸展開來，這樣，弦就變成了膜（membrane或brane）。所以，膜是弦的概念在維度上的擴展。弦可以看做是一維的膜，同時膜也可以是其他維度的（二維到九維）。我們的宇宙就生長在一個三維的膜上。這個膜存在於一個高維的超空間（hyperspace）中。

形成基本粒子的弦分為兩種：閉弦和開弦。開弦是開放的弦，它的兩端都必須存在於更高維的膜上，所以它只能在膜上運動。開弦產生的基本粒子，比如光子、電子和夸克等，都不能離開我們的宇宙。而傳遞引力的引力子來自閉弦，它不會被膜限制，可以在不同的膜之間穿梭。這就解釋了為什麼在四種基本力之中，為什麼引力這麼弱：因為大部分引力都泄漏到其他維度去了。

圖片來自Superstrings,
black holes and gauge theories (page 2)

超空間中不止我們的宇宙，還有許多其他的高維膜。這些膜包含了無數的平行宇宙。在這些宇宙中，可能有不同的物理常數，還有不同的基本粒子。並不是每一個宇宙都像我們的宇宙這樣豐富多彩。有的宇宙剛產生就崩潰了；有的宇宙中，物質無法凝聚形成恆星，永遠是一團混沌；當然，有的宇宙可能存在我們無法理解的奇特生命，也許他們會發展出穿越多個宇宙的能力。

圖片來自COSMISM - The Start of the Universe with String Theory

基於弦論的平行宇宙也回答了一個常見的問題：為什麼我們的宇宙中，物理常數都剛好合適，可以發展出智慧生命？如果只有一個宇宙，就算用人擇原理來回答也顯得太牽強了一些。如果存在無數具有不同物理學常數的宇宙，其中一些具備支持智慧生命的條件，這就不足為奇了。

如果兩個膜距離比較近，引力會把它們拉到一起去。膜的碰撞對於兩個膜上的宇宙來說都是世界末日。宇宙中的物質都會毀滅，轉變為能量。然而，兩個膜並不會合併。它們會彈開，然後再次碰撞。在兩次碰撞的間隙，如果宇宙中出現了智慧生命，他們就會把上一次碰撞看成是宇宙的起點，把這個時刻稱為「宇宙大爆炸」。

弦論在數學上十分優美，但是，由於它研究的對象過於微小，目前的技術水平完全無法對這個理論進行檢驗。不過，膜宇宙學認為，平行宇宙之間可以通過引力相互影響。如果我們將來觀察到宇宙中異常的引力現象，符合弦論的預測，而其他理論卻無法解釋，可能能夠成為驗證弦論的契機。

?隱藏的現實?布萊恩格林

轉了個視頻. 演講者是搞弦論的, 不知道樓主看過不, 貼鏈接下:
Brian Greene: Why is our universe fine-tuned for life (HD) [21:47]
Brian Greene Why is our universe fine-tuned for life (HD)視頻

平行宇宙的概念最早是Hugh Everett在他普林斯頓的博士論文里提出的，初衷是作為量子力學的一種新的詮釋解決量子力學內部的基本問題。弦論里的平行宇宙是指不同的d-brane，和Hugh Everett的平行宇宙不太一樣。後者是由不同的世界線發展的。

這兩個問題在Brian Greene的兩個ted talk 解釋得更好他不只將複雜的物理與數學解釋得很通俗易懂，而且大量運用三維動畫配合講解…
（有中文字幕）

https://www.ted.com/speakers/brian_greene

建議先看就舊的再看新的。

以後有類似的問題，試試先想辦法翻譯成英文，再在ted搜搜相關演講

Through the wormhole S01e04 有講到，通俗易懂，弦理論部分在30分鐘左右 http://v.youku.com/v_show/id_XMTkwNzU1MzUy.html

弦論：認真的尋找解決問題的辦法。
平行宇宙：一本正經的胡說八道，能解決了很多科學解釋不了的問題。
我承認像我們這樣的宇宙有無數個，但他們不是平行的。

請參見加來道雄《平行宇宙》，非常清楚。

《優雅的宇宙》三集。

沒啥關係~不同的範疇

物質的世界