《科学可以这样看系列科普图书》（套装11册）
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第一部分 宇宙理论
1 超弦：万物理论
一个新的理论正动摇现代物理学的基础，它迅速地用美丽优雅且具
有突破性的新数学颠覆我们珍视的和过时的宇宙观。尽管关于这个理论
尚存在一些未解决的问题，但我们仍能感受到物理学家们的兴奋；世界
各地的顶尖物理学家都宣称——我们正在见证一种新物理学的起源。
这个理论被称为“超弦”理论。过去10年，物理学的一系列的惊人突
破促使它发展至高潮，它表明我们也许无限接近了统一场论：一个全面
的联合宇宙中所有已知力的数学框架。
超弦理论的支持者甚至声称，“这个理论或许是终极‘宇宙理论’”。
尽管物理学家在对待新思想时通常很小心，但普林斯顿大学物理学
家爱德华·威滕（Edward Witten）却声称，超弦理论将在未来50年主导
物理学世界。他最近说，“超弦理论是一个奇迹，一个贯穿始终的理
论”。在一次物理会议上，他震惊了听众，他宣称我们或许正在见证一
场像量子理论诞生那样伟大的物理学革命。他继续补充，“超弦理论可
能引起我们对空间和时间的新理解，是自广义相对论以来物理学最戏剧
性的理解。”
......
为什么是十维？
围绕弦理论的一个深奥的秘密至今仍未破解——为什么它只在十维
和二十六维中定义。如果弦理论是三维的，它就不能以任何合理的方式
统一已知的物理定律。因此，高维几何才是弦理论的核心特点。
如果我们计算弦在N维空间中如何分裂和重组，我们会不断发现一
些毫无意义的破坏这个理论奇妙特性的项。幸运的是，这些不需要的项
都有（N-10）的乘子。因此，为了消除这些异常，我们只能将N设为
10。事实上，弦理论是唯一已知的量子理论，它要求时空的维数必须固
定在一个唯一的数字上。
不幸的是，弦理论家目前还无法解释为什么偏偏是第十维度被挑选
出来。这个问题的答案深藏在数学中——“模函数”领域。每当我们操纵
由相互作用的弦产生的KSV循环图时，我们就会遇到这些奇怪的模函
数。在这些模函数中，数字10会出现在最奇怪的地方。这些模函数与一
个研究它的东方人一样神秘。如果我们透彻认识了这个印度天才的工
作，我们或许就能理解为什么我们生活在我们现在的宇宙之中。
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