上帝用马尾巴毛创造了世界――统一和自由(图)

上帝用马尾巴毛创造了世界――统一和自由

冯文和

弦理论被称为包罗万象理论(theory of everything)，解决了物质世界所有的基本问题，如果这一理论是正确的，那么，物理学真正终结了。

我们在自然界中发现了12种基本粒子和4种力，是它们组成了这个世界。但是包罗万象理论认为12种基本粒子和4种力不过都是上帝手里的单弦琴（一根马尾巴丝）弹奏出的基本声音――比如，粒子的质量、电荷、自旋等，都是弦的不同振动方式而已。上帝让我们听到的只是各色音乐（万象），物理学家们从各种美妙音乐中发现七个基本声音（12种基本粒子和4种基本力），疯子（弦理论家，你很难说他们是物理学家还是数学家，或是算命先生，有一个共同特征就是疯疯癫癫，极具创造力――不可思议的想象力）却发现造出七种声音的弦。

一．12种基本粒子

你和我（或者一头驴和另一头驴），首先是由分子组成的；分子是由原子组成的；原子是由质子、中子、电子组成的；质子、中子由夸克组成的。

自然界有12个基本粒子（实际上还有12个相应的反粒子），它们是：

电子 μ子 T子

电子中微子 μ子中微子 T子中微子

上夸克 粲夸克 顶夸克

下夸克 奇夸克 底夸克

到目前为止，一切物质都是由这些“基本”粒子组成的。

二．4种基本力

已经发现自然界有四种基本力：

力 力的粒子 质量

强力 胶子 0

电磁力 光子 0

弱力 弱规范玻色子 86，97

引力 引力子 0

三．一根马尾巴毛―― 弦

包罗万象理论认为：12个基本粒子和4种基本力（相互作用）不过都是由弦建构的，粒子的性质，比如质量、电荷、自旋等都是弦的不同振动方式而已。

图1上帝手中一根毛

基本粒子实际上都是一些小而又小的振动的弦的闭合圈(称为闭合弦或闭弦)，所有粒子都可由闭弦的不同振动和运动来得到，从本质上讲，所有的粒子都是质地相同的弦。

“弦在卡-丘空间（卡拉比－丘成桐空间）内的不同的振动方式可以转化为粒子物理里面的各种基本粒子的性质。也就是说，之所以会有12种基本物质粒子与4种基本力的携带粒子的区别就是在于相同的弦在卡-丘空间内的不同的振动状态所导致的――不仅如此，通过对于卡-丘空间形状的考察，在通过其对弦振动的影响，弦理论还能说明为什么那些基本粒子所表现出来的性质是这样的而不是那样的（质量的大小，力荷的强弱）――而这在粒子物理的框架下是无法说明的。”

卡拉比－丘成桐空间：

卡拉比－丘成桐流形是第一陈省身类为零的一种复Kahler流形。1957年，卡拉比猜想所有这类流形都存在平坦的Ricci度规，1977年，丘成桐证明猜想是正确的。

图2卡拉比－丘成桐空间

卡拉比猜想源于代数几何，由意大利著名几何学家卡拉比在1954年国际数学家大会上提出的:在封闭的空间，有无可能存在没有物质分布的引力场?卡拉比认为是存在的，可是没有人能证实，包括卡拉比自己。

包罗万象理论解决了长期困扰物理学家的世纪难题，如黑洞的本质和宇宙的起源等等。弦是组成物质的最基本单元，所有的基本粒子如电子、光子、中微子和夸克都是弦的不同振动状态，由此就可以从简单的弦得到宇宙的无穷变化和复杂性，使一切现象都能得到描述――包罗万象。

寻找自然界的统一性和追求人类的个性一样重要，前者需要上帝的的一根马尾巴毛，后者需要的是个人的自由。