物理学家探索“终极”理论（上）

【美国《纽约时报》文章】题：物理学家近乎惶恐地探索“终极”理论
当众多科学爱好者静下心来聆听的时候，探索宇宙最深奥秘的物理学家们
把希望寄托于一项美丽炫目却又令人困惑的发明。这一发明叫做超弦论。这项
理论称，如果把成百上千的亚原子粒子想象成为１０维空间中极其纤细的琴弦
上所发出的音符，那么，最终将会得到有关自然的最根本的解释。不要在意宇
宙看起来只是４维（包括时间）空间的表象。据说其余的６个维随意地“卷起
”成为虚无飘渺的小球，为人类的目力和思维所不逮。  
  　Ｍ理论
自从６０年代初悄然出现以来，这种理论几度沉浮。其中有８０年代初的
第一次“超弦革命”，以及１０多年后的第二次革命。最近几个月里，一大批
新发现正在酝酿着一场被某些物理学家兴奋地欢呼为第三次革命的突破，从而
使得有那么一天，所有的物理定律将会被置于同一个简洁的理论框架之下。
但是，使物理学家们在最近迸发出热情的这个课题已不再叫做超弦论。如
今，这种理论的名字已经改成了Ｍ理论，Ｍ的含义是指“魔术”（Ｍａｇｉｃ
）、“神秘”（Ｍｙｓｔｅｒｙ）、“母亲”（Ｍｏｔｈｅｒ）──指该理
论是所有理论之母，或者更直接地说，是指“超”（Ｍｅｔａ）、“矩阵”（
Ｍａｔｒｉｘ）或“薄膜”（Ｍｅｍｂｒａｎｃｅ）。因为，在颤动的超弦之
外，又增加了新的抽象存在。这些新的抽象存在便是薄膜，或称“膜”，其维
数最多可达９维。
根据最近的一些思考，宇宙万物可能是由这些几乎无法想象的物体结合而
成的：它们是上帝组装的产物。如果这种认识正确的话，那么，物理学可能会
比任何时候更接近于能够把难以表述的量子引力理论付诸笔端，这一成就将能
把量子力学与广义相对论统一起来，并且以同样的说法来解释自然界所有的作
用力。
弦论物理学家的影响正在波及到其他的领域，例如宇宙论领域。哈佛大学
物理学家安德鲁·施特罗明格最近利用Ｍ理论进行了跨越不同学科的研究，解
决了一个涉及黑洞的问题。
  　解释引力
今年夏天的一个傍晚，在加州圣巴巴拉召开的超弦论学术界年度盛会“弦
９８”上，２００多名物理学家和着西班牙热门歌曲《马卡雷纳》的节奏翩翩
起舞，庆祝最新的研究进展。确切地说，他们跳的是《马卡雷纳》的一个新版
本，叫做“马尔达塞纳”，是用任教于哈佛大学的阿根廷理论物理学家胡安·
马尔达塞纳的名字命名的。理论物理界最近的兴奋情绪正是源于他所提出的新
理论。
这里的信息可以归结为下面这句话：物理学家拥有一个非常成功的叫作量
子场论的理论框架，可以对自然界４种作用力中的３种作出描述。强作用力使
原子核聚合在一起，弱作用力支配核辐射过程，而电磁作用则把电和磁的作用
结合在一起。这３种作用力都可以描绘成是由量子所发射的场。电磁作用的载
体是光子，强作用力的载体是胶子，弱作用力的载体是Ｗ粒子和Ｚ粒子。但是
，还没有人能够把引力纳入这一理论框架之内。据推测，引力必须由叫做引力
子的粒子加以运载，但是事实已经证明，要让这些粒子符合量子场论是不可能
的。
不过，引力可以利用超弦论、即Ｍ理论，以完全不同的弦和膜的词汇来加
以描述。马尔达塞纳的推测认为，在量子场和弦论这两种貌似互不相容的世界
观之间，可能存在着一种深藏不露的联系。理论物理学家们近期内发表的１０
０多篇论文对他的这一推测进行了阐述。
新泽西州普林斯顿高级研究所的理论物理学家内森·西伯格说：“这是一
种极其激动人心的说法。”马尔达塞纳提出的假设性联系，不仅拉近了引力和
其他作用力的距离，而且可能会提供一种新的有力的计算工具，从而帮助解开
粒子物理学的难题。（上）