弦理論到底有沒有前途，它能否承擔(dān)起解釋萬物的終極理論？這篇文章咱們講清楚這個問題

首先弦理論是超越科學(xué)的一種猜想，另外，如今的弦理論明顯已經(jīng)走進了死胡同。

先說結(jié)論，弦理論的本質(zhì)是人類瘋狂執(zhí)迷于萬有理論的必然結(jié)果，可以算上人類的一廂情愿，但這并沒有錯。

物理學(xué)發(fā)展的動力就是人類一直在追求，能夠解釋世間萬物的終極理論，通過這個終極理論從而解釋世間萬物的運動規(guī)律，這是人類探索宇宙的源動力。

現(xiàn)如今，人類發(fā)現(xiàn)最接近終極理論的模型，就是由量子場論打造的標準模型。但是標準模型還有很多問題無法解決。

宇宙的一切簡單可以歸納成粒子，以及粒子之間的相互作用力。而最基礎(chǔ)的粒子目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了61種，也就是基本粒子，這些基本粒子都在標準模型中，而基本粒子之間的相互作用一共有四種，分別是強力，弱力，電磁力和引力。

目前號稱最接近萬有理論的標準模型也只納入了61種基本粒子，但是這些基本粒子都屬于明物質(zhì)，并不包含暗物質(zhì)粒子。而在四大基本作用力中，標準模型也只納入了強力，弱力和電磁力，并不包含引力。

所以如今的標準模型既不能描述暗物質(zhì)，也不能描述引力。這也就是標準模型最大的缺陷。如果不能解決暗物質(zhì)和引力，那標準模型頂多算是個局限性理論，還遠達不到終極理論的門檻。

所以為了尋求終極理論，一部分物理學(xué)家不得不繞過標準模型，重新尋找更基礎(chǔ)的現(xiàn)象，并基于最基礎(chǔ)的現(xiàn)象提出萬有理論，而弦理論正是萬有理論的候選者之一。

弦理論最早在1968年提出，但是最早的弦理論并沒有被寄予成為萬有理論的厚望，而是單純?yōu)榱私忉屧雍藘?nèi)的強力作用。因為在當時，人類對中子和質(zhì)子的強力作用還不是很了解，所以發(fā)明了一種弦振動的方式試圖描述強力，但結(jié)果事與愿違，用弦振動解釋強力并不符合實驗，最后強力也被量子色動力學(xué)完美解釋。所以發(fā)明弦振動的概念也隨即被拋棄。但很快，物理學(xué)家發(fā)現(xiàn) ，弦振動這種猜想可以解決一個更基礎(chǔ)的問題，那就是基本粒子的構(gòu)成。

基本粒子的定義，就是說這些粒子不可以再細分下去了，或者說內(nèi)部結(jié)構(gòu)未知。但是弦理論認為基本粒子還可以繼續(xù)細分，一個很簡單的樸素觀念，如果物質(zhì)不可能繼續(xù)細分，那么最基本的形態(tài)就只能是一種，不可能是多種不同的形態(tài)。萬物歸一，那這個“一”就一定只能是同一個事物，不能存在多種形態(tài)。你看現(xiàn)在的基本粒子還有61種，如果它們都是物質(zhì)細分的終極形態(tài)，那不管是物理信念還是哲學(xué)上都無法令人信服。

所以弦理論就認為所有的基本粒子都是由共同的一種事物構(gòu)成，這個事物就是弦。

那弦的尺度究竟多小呢？

我們不妨這樣思考，物質(zhì)都是在空間上呈現(xiàn)出來的。所以最小的物質(zhì)尺度應(yīng)該和最小的空間尺度持平。而目前物理定律生效的最小空間尺度就是普朗克長度，所以弦的尺度應(yīng)該和普朗克長度差不多。普朗克長度是1.616×10∧-35米。而弦的長度是一般認為是1.62×10∧-35米。比普朗克長度略大一點。

弦理論認為正是由于弦的不同振動才衍生出各種不同的基本粒子，比如夸克，電子，光子。

但是這里面存在一個很大的問題，弦的尺度在10∧-35米的量級上，而基本粒子的尺度一般情況下在10∧-17米到10∧-28米的量級上。和弦的尺度在數(shù)量級上相差甚遠。這就意味著弦振動或許并不能直接演化出基本粒子。中間應(yīng)該還有過渡形態(tài)的粒子結(jié)構(gòu)。這個道理就好像是說人體直接由原子構(gòu)成，把分子，DNA，細胞等結(jié)構(gòu)都忽略掉了。所以弦論認為弦振動直接產(chǎn)生基本粒子的說法就有待商榷。

弦理論還有一個很大的問題那就是必須引入高維度

弦理論既然要作為萬有理論，那就不能只解釋粒子的構(gòu)成，還得解釋四大基本作用力。

強力，弱力，電磁力的傳播子比較好解決，但是引力的傳播子，也就是引力子并不好解決。在量子場論的預(yù)測中，引力子的質(zhì)量必須0，自旋為2。引力子的質(zhì)量必須為零，是因為引力的速度是光速，如果引力子有質(zhì)量的話，那么引力就不可能達到光速。自旋必須為2，是因為引力只具有吸引作用。

在量子場論中，自旋為1的粒子既能表現(xiàn)成吸引力，也能表現(xiàn)出排斥力。比如光子的自旋就為1，所以電磁力就既有吸引作用，也有排斥作用。而自旋為2就只能具有吸引作用。而引力只有吸引作用的性質(zhì)，就注定了它的自旋必須為2。

再說弦論解釋引力之前，咱們先看看量子場論是怎么解釋引力的。

現(xiàn)如今，量子場論之所以無法描述引力，是因為量子場首先需要將引力場量子化，也就是說，在量子場論中，時空存在最小的尺度，時空并不連續(xù)，而是量子間斷的。

但是這樣做，會導(dǎo)致量子引力理論出現(xiàn)無窮大的結(jié)果，然后重整化就是截斷這種無窮大，一般采用普朗克長度作為截斷。但是重整化也只是一種強制的過程，這種做法無法找到有力的證據(jù)，就顯得比較隨意。所以量子場論對引力的描述依舊沒有好的結(jié)果。

而弦論在解決量子引力的問題時，采用的是高額維度的假設(shè)，至少需要6到7個額外維度。但是四維以上的維度到現(xiàn)在依舊未被發(fā)現(xiàn)。

以上這還只是弦論在單純解決引力時，需要引入的額外維度，弦論在解決標量玻色子 又會出現(xiàn)新的問題，而每出現(xiàn)一次問題，就得是引入更多的額外維度。你看，弦論最早是玻色弦理論，之后演變成開弦，閉弦，超弦理論，直到m理論。每一次進化都是為了解決新的問題被迫引入新的概念。特別是超弦理論。

超弦理論就是在弦理論中加入了超對稱性。這是什么意思呢？我們知道，在標準模型中，既有玻色子，也有費米子，玻色子主要描述了粒子的作用力和粒子的質(zhì)量來源。而費米子主要描述粒子的結(jié)構(gòu)。一開始的弦理論，要么只能描述費米子，要么只能描述玻色子。也就是說，有的弦理論，只能描述夸克，電子這些粒子的結(jié)構(gòu)問題。但是無法描述夸克和電子背后強力和電磁力。

而有的弦理論不能描述粒子的結(jié)構(gòu)，卻只能描述粒子之間的相互作用力。弦理論的種類五花八門，這就導(dǎo)致有些弦理論的最高維度達到了26個維度。

而超對稱性認為，玻色子和費米子之間存在一種更深層次的統(tǒng)一性，也就是說玻色子和費米子，在更深的層面上是由同一種事物構(gòu)成。它們之所以不同，是由于對稱性破缺導(dǎo)致的。所以加入了超對稱性的弦理論，就既能解釋物質(zhì)構(gòu)成的費米子，也能解釋基本作用力的玻色子。

而引入超對稱性的弦理論也叫超弦理論，事實上，超弦理論也算是萬有理論的候選者之一。如今，我們所說的弦理論一般就特指超弦理論。

而超弦理論又有五個版本，對維度的要求也不一樣。一般情況下，超弦理論是需要十維時空，而m理論又發(fā)現(xiàn)了一個隱藏的維度，所以m理論一般情況下是11個維度。

為什么弦理論要不斷的增加維度呢？是因為每發(fā)現(xiàn)一個問題解決不了，就需要引入更多的維度來解決這個問題。所以現(xiàn)在很多物理學(xué)家并不看好弦理論，是因為弦理論只是數(shù)學(xué)上的伎倆，只是為了解決問題而刻意引入的高維度。從來沒有在基礎(chǔ)層面上和現(xiàn)象的層面上思考問題。是單純用數(shù)學(xué)公式不斷的套娃。

完全脫離自然現(xiàn)象。超弦理論既沒有實驗基礎(chǔ)，也沒有現(xiàn)象基礎(chǔ)，所以超弦理論就不具有可證偽性，既然一個理論沒有可證偽性，那么它也就不是科學(xué)理論，所以我才在視頻的開頭說，超弦理論是一種超越科學(xué)的猜想。如今，越來越多的科學(xué)家對超弦理論持觀望態(tài)度，因為超弦理論已經(jīng)不屬于科學(xué)的范疇了。這也就是超弦理論面臨的最大的窘境。