宇宙是什么 3. 超弦理论：实现“大统一理论”的梦想_在线阅读

3. 超弦理论：实现“大统一理论”的梦想

暗物质在我们的宇宙中发挥了如此重要的作用，所以无论如何我们都想揭开它的神秘面纱，然而，目前我们只知道它可能是个“WIMP”（胆小鬼）。这听上去与“暗物质”这一骇人的名号不太相符。其实，WIMP是“弱相互作用大质量粒子”（Weakly Interacting Massive Particles）的首字母缩写。暗物质比那个难以被发现的中微子还要重，而且完全不与其他粒子发生反应，可以从粒子身边悄然而过。

由于暗物质的质量非常大，所以很难利用粒子加速器将其制造出来。它可能比顶夸克还要重，目前的实验设备恐怕都无法提供足够的能量。

宇宙大爆炸时的能量是充足的，所以产生了大量的基本粒子。虽然那时的基本粒子大部分已经消失，但有一些还残留到了138亿年后的今天。现在的主流观点认为，暗物质可能就是这些残留的基本粒子。

那么，在宇宙大爆炸的能量下，会诞生什么基本粒子呢？对于这个问题，研究领域也是众说纷纭，大多数研究者认为“什么基本粒子都有”。在这个问题上，新的构想会不断出现，所以从某种意义上说，这是物理学研究最有趣的阶段。

在众多构想中，一个比较有说服力的观点是基于“超对称性理论”发展而来的。老朋友“对称性”又出现了，不过这是一个从“超弦理论”推导出来的理论。

超弦理论由“弦理论”发展而来。弦理论认为，基本粒子并非“点”，而是一维的“弦”。顺便一提，弦理论也是由南部阳一郎提出的。早在十几年前，南部阳一郎除了构想了夸克的“色荷”和“对称性自发破缺”以外，还构想了弦理论的观点，这真是令人惊叹。

始于南部阳一郎之构想的超弦理论，将如同橡皮圈的弦大致分为两种，即“闭弦”和“开弦”。它们做旋转和振动等运动时，会变为多种多样的状态。这些不同的状态，就是本书之前所介绍的各种“基本粒子”。电子、夸克、中微子和弱玻色子等粒子，如果它们停止运动，就都会变成一根“弦”。因为弦的状态是无穷的，所以它可以创造出无数种“基本粒子”。不过，这种弦的尺寸仅为10^-³⁵米。由于弦实在太过微小，所以即便基本粒子真的是弦，它们看上去是点也并不奇怪。

简单来说，超弦理论具有将包含引力在内的四种力统一为一个理论的潜力。虽然标准模型统一了电磁力和弱力，但是人们尚未确立包含强力在内的“大统一理论”。然而，超弦理论不仅包含了电磁力、弱力和强力，甚至还包含了引力。超弦理论可能会让所有物理学家统一力的梦想变成现实。虽然该理论仍然处于发展之中，但它被各方研究者寄予了厚望。