弦理論是一種前沿的理論，它認為所有的基本粒子實際上都是弦的微小振動環。
弦理論試圖將20世紀物理學的兩大支柱——量子力學和愛因斯坦的相對論——與一個能夠解釋所有物理現實的總體框架結合起來。它試圖通過假設粒子實際上是一維的，類似於弦的實體來實現這一點，這些實體的振動決定了粒子的特性，例如它們的質量和電荷。
據牛津大學和英國皇家學會共同創建的一個關於弦理論的網站稱，這個違反直覺的想法最早出現在上世紀六七十年代，當時弦被用來模擬歐洲亞原子對撞機的數據。弦提供了一種優雅的數學方法來描述強大的力，宇宙中維繫原子核的四種基本力之一。
這個話題多年來一直處於邊緣，直到1984年的“弦理論革命”，理論學家邁克爾·格林和約翰·施瓦茨提出了一些方程式，展示了弦是如何避免某些不一致性的，這些不一致性困擾著將粒子描述為點狀物體的模型。
但是第一次開花給研究人員留下了五種不同的理論來解釋一維弦如何在10維的現實中振盪。第二次革命發生在1995年，當時物理學家們證明了這些不同的想法都是相關的，並且可以與另一種叫做超重力的理論相結合，這種理論在11維空間中工作。這種方法產生了目前的弦理論。
解開謎題
弦理論是提出的產生萬物理論的方法之一，一個描述所有已知粒子和力的模型，它將取代物理學的標準模型，後者可以解釋除重力之外的一切。許多科學家相信弦理論是因為它的數學之美。弦理論的方程被描述為優雅的，它對物理世界的描述被認為是非常令人滿意的。
該理論通過一根特定的振動弦來解釋重力，該弦的性質與假想引力子的性質相對應，後者是一種攜帶重力的量子力學粒子。奇怪的是，這個理論需要11個維度才能運作——而不是我們通常所經歷的4維空間，但這並沒有阻止支持它的物理學家。他們簡單地描述了額外的維度是如何蜷縮在一個非常小的空間裡的，大約是10^-33釐米，根據NASA的說法，這個小到我們通常無法探測到。
研究人員利用弦理論試圖回答有關宇宙的基本問題，比如黑洞內部發生了什麼，或者模擬大爆炸等宇宙過程。一些科學家甚至試圖利用弦理論來控制暗能量，暗能量是一種加速空間和時間膨脹的神秘力量。
一個永無止境的追求
但弦理論最近受到了更嚴格的審視。它的大部分預測都無法用當前的技術進行檢驗，許多研究人員都想知道，它們是否會掉進一個永無止境的兔子洞。2011年，物理學家們聚集在美國自然歷史博物館，參加第11屆年度艾薩克·阿西莫夫紀念辯論賽，討論將弦理論作為對現實的可行描述是否有意義。
博物館海登天文館館長尼爾·德格拉斯·泰森開玩笑說:“你是在追鬼呢，還是你的藏品太蠢了，弄不明白?”
弦理論最近面臨的挑戰來自於這個框架本身，它預測可能存在大量的獨特宇宙，多達10^500(即1後面跟著500個0)。這種多元宇宙景觀似乎提供了足夠的可能性，如果研究人員對它們進行探索，他們將會遇到一個與我們自己版本的現實相符的宇宙。但在2018年，一篇頗具影響力的論文提出，在這些無數假設的宇宙中，沒有一個看起來像我們的宇宙;具體來說，它們都缺乏我們目前所理解的暗能量的描述。
“弦理論學家提出了似乎無窮無盡的數學構造，它們與觀測沒有已知的關係，”德國法蘭克福高等研究所的物理學家薩比娜·霍森菲爾德此前在接受採訪時表示。霍森菲爾德一直對弦理論持批評態度。
其他研究人員堅持認為，弦理論總有一天會有結果。密歇根大學物理學家戈登·凱恩在《今日物理》雜誌上撰文指出，大型強子對撞機目前正在進行升級，在不久的將來可能會產生弦理論的證據。但這一理論的最終命運目前還不得而知。
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