弦振動如何產生各種粒子?另外量子力學和相對論的具體衝突是什麼,弦理論如何巧妙的統一?


主要看弦所產生的譜。

比如Type IIA理論的基態總共有256個態

是一(8_{v}oplus8_{s})otimes(8_{v}otimes8_{c})表示, 8_{v}, 8_{s}8_{c}分別是群SO(8)的三個表示。

玻色部分:8_{v}otimes8_{v}=1oplus28oplus35, 8_{s}otimes8_{c}=8_{v}otimes56_{t}

費米部分:8_{v}otimes8_{s}=8_{c}oplus56_{s}8_{v}otimes8_{c}=8_{s}oplus56_{c}

Type IIB理論的基態總共有256個態

是一(8_{v}oplus 8_{s})otimes(8_{v}oplus 8_{s})表示

玻色部分:8_{s}otimes8_{s}=1+28+35_{-}, NS-NS sector(v-v)和Type IIA相同

費米部分:8_{v}otimes8_{s}=8_{c}oplus56_{s}

NS-NS sector中1維表示為dilaton phi, 28維表示為2階反對稱張量B_{mu
u}, 35維表示為無跡對稱張量G_{mu
u}, 對應的是引力場。

R-R sector中Type IIA對應的是1形式C_{1}和3形式C_{3}, Type IIB對應的是0形式C_{0}, 2形式C_{2}, 反對偶4形式C_{4}

NS-R sector中 Type IIA有左手和右手的dilatino(dilaton的超對稱夥伴), 左手和右手的gravitino(引力的超對稱夥伴), Type IIB是2份左手的dilatino和2份右手的gravitino(注意到Type IIB是有手征性的)。

以上這兩個理論是10維未緊化的超弦理論, 但我們已經可以看出, 它是可以產生我們想要的粒子的, 雖然在這裡未必是標準模型粒子。

量子力學和相對論的主要矛盾在於量子力學告訴我們真空充滿了量子漲落, 而引力在微觀尺度會有很嚴重的量子漲落, 在弦理論之前量子化引力的嘗試都失敗了。但是在研究強相互作用的一次意外之下, 我們發現把點粒子改成線狀的弦的話, 之前無法解決的量子引力問題就能得到解決。而且弦理論的譜里天然地配備有引力, 這真是個天大的巧合。


為什麼是通過弦震動產生的物質


Hans Zee的答案已經十分專業並切題的。我也並非是相關專業出身,但是高中時期對宇宙這方面好奇心很重,所以找了很多科普書籍來看。最能滿足題主的就是格林的宇宙的琴弦了。具體可以戳我曾經發過的某回答。望有助。

以上。


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