m理论是为“物理的终极理论”而提议的理论，希望能藉由单一个理论来解释所有物质与能源的本质与交互关系。其结合了所有超弦理论（共五种）和十一维的超引力理论。为了充分了解它，爱德华・威滕博士认为需要发明新的数学工具。1984―1985年，弦理论发生第一次革命，其核心是发现“反常自由”的统一理论；1994－1995年，弦理论又发生既外向又内在的第二次革命，弦理论演变成m理论。第二次弦革命的主将威滕(edwardwitten)被美国《生活》周刊评为二次大战后第六位最有影响的人物。另一则定义m理论系由刘易斯、亚伦(louisallen)所提出。针对社会、经济等观点，对管理者及被管理者之真实态度调查所得，而提出一综合『性』管理定义之理论。[编辑本段]m理论的“m”指什么学者定义威滕说：“m在这里可以代表魔术(magic)、神秘(mystery)或膜(membrane)，依你所好而定。”施瓦茨则提醒大家注意，m还代表矩阵(matrix)。对比解析在围棋游戏中，只有围与不围这样很少的几条规则，加上黑白两『色』棋子，却可以弈出千变万化的对局。与此相似，现代科学认为，自然界由很少的几条规则支配，而存在着无限多种这些支配规律容许的状态和结构。任何尚未发现的力，必将是极微弱的，或其效应将受到强烈的限制。这些效应，要么被限制在极短的距离内，要么只对极其特殊的客体起作用。科学家非常自信地认为，他们发现了所有的力，并没有什么遗漏。但是，在描述这些力的规律时，他们却缺乏同样的自信。20世纪科学的两大支柱――量子力学和广义相对论――居然是不相容的。广义相对论在微观尺度上违背了量子力学的规则；而黑洞则在另一极端尺度上向量子力学自身的基础挑战。面对这一困境，与其说物理学不再辉煌，还不如说这预示着一场新的革命。萨拉姆(a.salam)和温伯格(s.weinberg)的弱电统一理论，把分别描述电磁力和弱力的两条规律，简化为一条规律。而m理论的最终目标，是要用一条规律来描述已知的所有力(电磁力、弱力、强力、引力)。当前，有利于m理论的证据与日俱增，已取得令人振奋的进展。m理论成功的标志，在于让量子力学与广义相对论在新的理论框架中相容起来。超对称『性』同弦论一样，m理论的关键概念是超对称『性』。所谓超对称『性』，是指玻『色』子和费米子之间的对称『性』。玻『色』子是以印度加尔各答大学物理学家玻『色』(s.n.bose)的名字命名的；费米子是以建议实施曼哈顿工程的物理学家费米(e.fermi)的名字命名的。玻『色』子具有整数自旋，而费米子具有半整数自旋。相对论『性』量子理论预言，粒子自旋与其统计『性』质之间存在某种联系，这一预言已在自然界中得到令人惊叹的证实。在超对称物理中，所有粒子都有自己的超对称伙伴。它们有与原来粒子完全相同的量子数(『色』、电荷、重子数、轻子数等)。玻『色』子的超伙伴必定是费米子；费米子的超伙伴必定是玻『色』子。尽管尚未找到超对称伙伴存在的确切证据，但理论家仍坚信它的存在。他们认为，由于超对称是自发破缺的，超伙伴粒子的质量必定比原来粒子的大很多，所以才无法在现有的加速器中探测到它的存在。局部超对称『性』，还提供将引力也纳入物理统一理论的新途径。爱因斯坦广义相对论，是根据广义时空坐标变换下的某些要求导出来的。在超对称时空坐标变换下，局部超对称『性』则预言存在“超引力”。在超引力理论中，引力相互作用由一种自旋为2的玻『色』子(引力子)来传递；而引力子的超伙伴，是自旋为3/2的费米子(引力微子)，它传递一种短程的相互作用。[编辑本段]历史的玩笑：回到11维证明理论广义相对论没有对时空维数规定上限，在任何维黎曼流形上都能建立引力理论。超引力理论却对时空维数规定了一个上限――11维。更吸引人的是，已经证明，11维不仅是超引力容许的最大维数，也是纳入等距群su(3)xsu(2)xu(1)的最小维数。描述强力的标准模型，即量子『色』动力学，是基于定域对称群su(3)的规范理论，它的量子叫做胶子，作用于一个叫“『色』”的内禀量子数上。描述弱力和电磁力的温伯格－萨拉姆模型，是基于su(2)xu(1)的规范理论。这个规范群作用在“味道”上，而不是在“颜『色』”上，它不是精确的，而是自发破缺的。由于这些理由，许多物理学家开始探讨11维的超引力理论，期望这就是他们寻求的统一理论。然而，在手征『性』面前，引力理论的一根支柱突然倒塌了。手征『性』2是自然界的一个重要特征，许多自然对象都有类似于人的左手与右手那样的对称『性』。像中微子的自旋，就始终是左手的。20世纪20年代，波兰人卡卢扎(t.kaluza)和瑞典人克莱因(o.klein)，发现从高维空间约化到可观测的4维时空的机制。若11维超引力中的7维空间是紧致的，且其尺度为10－33厘米(缘此其不被觉察)，就会导出粒子物理标准模型所需的su(3)xsu(2)xu(1)对称群。但是，在时空从11维紧致化到4维时，却无法导出手征『性』来。到了1984年，超引力丧失领头理论地位，超弦理论取而代之。当时，“让11维见鬼去吧！”――“夸克之父”盖尔曼(m.gell－mann)的这句名言，表达了不少物理学家对11维的失望情绪。历史的变化从1984年起，人们认定10维时空是最佳选择，10维时空的弦论替代了11维时空的超引力理论。曾流行过五种弦论，其不同在于未破缺的超对称『性』荷的数目，以及所带有的规范群。在10维时空中，最小的旋量具有16个实分量，有三种弦论的守恒超荷恰巧对应于这种情况，它们是类型1、杂优弦he和ho。其余两种弦论含有2个旋量超荷，称为类型2弦。其中，类型2a的旋量具有相对的手征『性』，类型2b的旋量具有相同的手征『性』。he和ho二种杂优弦，分别带有e8xe8规范群和so(32)规范群。类型1弦也具有so(32)规范群，它是开弦，而其余的4种弦是闭弦。重要的是，它们都是反常自由的，即弦论提供了一种与量子力学相容的引力理论。在这些理论中，he弦至少在原则上能解释所有已知粒子和力的『性』质，当然也包括手征『性』在内。然而，弦论绝非美轮美奂，至少可从四方面对它诘难。首先，人们本将弦论当作物理统一理论来追寻，它的五种不同理论却又给出了五种不同的宇宙，若人类生活在其中的一种宇宙之中，那么其余四种理论描述的宇宙，又是何等样的生物居住其中呢？其次，若将粒子看作弦，那为什么不将它们看作膜，抑或看作p维客体――胚(brane)呢？再者，关于弦论的实验验证，传统的粒子加速器方法，显然受到技术和经费两方面限制，然而新的方法又在何处？最后，超对称『性』容许时空的最大维数是11维，为什么弦论只到10维就戛然而止了呢？余下的那一维是逃逸了，还是隐藏起来了呢？历史真会开玩笑，在人们让11维“见鬼”十年之后，1994年开始了弦论的第二次革命。此后，五种不同的弦论在本质上被证明是等价的，它们可以从11维时空的m理论导出。经历了十年艰苦卓绝的辛劳，人们居然又回到了原来的时空维数，否定之否定实在是条奥妙的哲理。[编辑本段]各种争锋对偶『性』与m理论m理论的11维真空，能用一个称作11维时空普朗克质量mp的单一标度表征。若将11维时空中的一个空间维度，取成半径为r的圆周，就可以将它与类型2a的弦论联系起来。类型2a弦论有一个无量纲的弦耦合常数gs，它由膨胀子场Φ(一种属于类型2a超引力多重态的无质量标量场)的值决定。类型2a的质量标度ms的平方，给出基本2a弦的张力，11维与10维的2a的参数之间的关系为(略去数值因子2π)ms2=rmp3，gs=rms。2a理论中经常使用的微扰分析，是将ms固定而对gs展开。从第二个关系式可见，这是关于r=0的展开，这也就是为什么在弦微扰论中没有发现11维解释的原因。半径r是一个模(modulas)，它由带有平坦势的无质量标量场的值确定。若这个模取值为零，对应于2a理论；若取值无穷大，则对应于11维理论。杂优弦he与11维理论也有相似的联系，差别在于紧致的空间不再是圆周，而是一条线段。这个紧致化会产生两个平行的10维切面，而每一面又对应于一个e8规范群。引力场存在于块中。从11维时空更能说明，为什么采用e8xe8规范群才会是量子力学“反常自由”的。早在本世纪初，德国女学者诺特(a.noether)证明了一
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