[科普中國]-玻色弦理論

玻色弦理論（英語：Bosonic string theory）是最早的弦論版本，約在1960年代晚期發(fā)展。其名稱由來是因?yàn)榱Ｗ幼V中僅含有玻色子。

簡(jiǎn)介玻色弦理論（英語：Bosonic string theory）是最早的弦論版本，約在1960年代晚期發(fā)展。其名稱由來是因?yàn)榱Ｗ幼V中僅含有玻色子。1

1980年代，在弦論的范疇下發(fā)現(xiàn)了超對(duì)稱；一個(gè)稱作超弦理論（超對(duì)稱弦理論）的新版本弦論成為了研究主題。盡管如此，玻色弦理論仍然是了解攝動(dòng)弦理論的有用工具，并且超弦理論中的一些理論困難之處在玻色弦理論中已然現(xiàn)身。

弦理論弦理論，又稱弦論，是發(fā)展中理論物理學(xué)的一支，結(jié)合量子力學(xué)和廣義相對(duì)論為萬有理論。弦理論用一段段“能量弦線”作最基本單位以說明宇宙里所有微觀粒子如電子、夸克、中微子都由這一維的“能量線”所組成；換而言之，弦論主張“弦”以不同的振動(dòng)模式對(duì)應(yīng)到自然界的各種基本粒子。

較早時(shí)期所建立的粒子學(xué)說則是認(rèn)為所有物質(zhì)是由零維的點(diǎn)粒子所組成，也是目前廣為接受的物理模型，也很成功的解釋和預(yù)測(cè)相當(dāng)多的物理現(xiàn)象和問題，但是此理論所根據(jù)的粒子模型卻遇到一些無法解釋的問題。比較起來，弦理論的基礎(chǔ)是波動(dòng)模型，因此能夠避開前一種理論所遇到的問題。更深的弦理論學(xué)說不只是描述弦狀物體，還包含了點(diǎn)狀、薄膜狀物體，更高維度的空間，甚至平行宇宙。弦理論目前尚未能做出可以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

歷史最早期的弦論叫做玻色弦理論，南部陽一郎給出了最早的作用量，但是該作用量在場(chǎng)論的框架內(nèi)難以量子化。此后亞歷山大·泊里雅科夫給出了一個(gè)等效的作用量，其幾何含義是把時(shí)空坐標(biāo)視為一個(gè)世界面的標(biāo)量場(chǎng)，并且在世界面上滿足廣義相對(duì)論的一般坐標(biāo)變換規(guī)則。除此之外，如果要求這個(gè)作用量同時(shí)滿足在外爾變化下不變，那么自然的會(huì)要求這個(gè)世界面是一個(gè)二維的曲面。

玻色弦理論是最簡(jiǎn)單的一個(gè)弦論的模型，它最重要的物理圖像是認(rèn)為物理粒子不是單純的點(diǎn)粒子，而是由于弦的振動(dòng)產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)。顯然它有很大的缺點(diǎn)，其一是它只簡(jiǎn)單描述了標(biāo)量玻色子，沒有將費(fèi)米子引入框架內(nèi)；其二沒有包含一般量子場(chǎng)論中的規(guī)范對(duì)稱性；其三是當(dāng)研究它的質(zhì)量譜時(shí)候發(fā)現(xiàn)，它的真空態(tài)是一組質(zhì)量平方小于零的不穩(wěn)定快子。所有這些問題在推廣到超弦理論后得到了很好的解釋。

缺陷雖然玻色弦理論有許多吸引人的特質(zhì)，其在成為物理模型理論有兩大缺陷：

其只預(yù)測(cè)玻色子的存在，然而許多物理粒子為費(fèi)米子。

其預(yù)測(cè)了一種具有虛數(shù)質(zhì)量的弦模式，暗示了此理論在快子凝聚過程會(huì)有不穩(wěn)定性。

相關(guān)條目弦理論

快子

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

杜強(qiáng) - 高級(jí)工程師 - 中國科學(xué)院工程熱物理研究所