“给我一个支点，我能撬起地球。” 阿基米德在 2000 多年前说的这句振聋发聩的话，流传至今。“给我一个和宇宙一样大的粒子加速器，我能观测到宇宙的琴弦。” 阿基米德并不需要真的撬动地球才能证明杠杆原理，但是，我们的当代物理学家可能真的需要一个足够大的加速器，才能通过观测来证明弦的客观存在。这是一本关于弦理论的书，也是著名的《第一推动力从书》中的一本。已经了解了狭义相对论、广义相对论和量子力学的物理学爱好者，不妨开卷，肯定有益。🌸 爱因斯坦的遗憾广义相对论，毫无疑问是人类智力担当爱因斯坦在物理学领域的巅峰成就。但是，随着量子力学理论的诞生，整个物理学界意识到，这两个理论并不能统一。爱因斯坦对此不能满意，他想继续创造奇迹，所以在自己生命的最后 30 年的时间寻找统一场论，令人无比惋惜的是，他带着遗憾离开了这个世界。🍀 无法统一广义相对论是对的，量子力学也没有错，但是，这二者存在无法统一的问题。在我们所在的这个宇宙，有四种作用力，其中的强力、弱力、电磁力，可以认为是微观作用力，被量子力学理论所描述；剩下的一种力正是我们熟悉的引力，可以认为是宏观作用力，被广义相对论所描述。在微观尺度上，广义相对论无法解释粒子的运动规律，而量子力学可以；再宏观尺度上，量子力学无法解释天体星系的运行规律，而广义相对论可以。这就是对于两种理论无法统一的朴素理解。整个物理学界都希望也相信，存在一种统一场论能够调和广义相对论和量子力学，他们从未停止过努力。🌈 统一论的执拗一个人的生命终究有限，而信念可以在生命间流传。统一场论，就是这样一个信念，世界顶尖的物理学家们从未停止探索的角度，即使这个方向的研究举步维艰。“1984 年，还在玛丽皇后学院的格林（Michael Green）和加州理工学院的施瓦兹（John Schwarz）提出了第一个令人信服的证据，说明超弦理论（或简称为弦理论）可能是我们寻找的那样东西。” 弦理论提出一种假设，也许宇宙的基本构成要素不是点粒子，而是一根根振动的弦。那么，所有的物质和力都来自于同一个基元：振动的弦。基于这个假设，量子力学和广义相对论就变成了真正可以统一的理论，爱因斯坦未尽的事业终于有了答案。人类的科学与文明不断进步，正是源于对于真理不懈的追求和探索。🔥 M 理论之谜弦理论一经提出，很快就进入了高速发展的旅程。全世界的理论物理学家投入了无穷的热情来迅速推进弦理论的进展。至本书完成时，弦理论已经历两次革命，第二次弦理论革命，动力来自于最新提出的 M 理论；M 理论将之前困扰物理学界的五种弦理论统一，进而拨开了弦理论上空的乌云。M 理论是复杂而美丽了，例如，M 理论有 10 维空间和 1 维时间共 11 个维度，而且，不仅包含振动弦，还包含振动的薄膜和涨落的液滴等其他构成元素。毕竟，M 理论中的 M，就是英文 mysterious（神秘）的首字母。M 理论，虽然还是个谜，但是人类相信可以破解它。🌙 看不见的琴弦 “由于普朗克长度比我们今天能达到的最小尺度低 17 个量级，用今天的技术，要银河系那么大的加速器才能直接看见一根一根的弦。” 普朗克时间大约是 10 的 - 43 次方秒，所以科学理论支持的直接观测能力分辨率是光在一个普朗克时间内走过的距离。普朗克长度，就是这个宇宙的理论最高分辨率下显示单元的大小。而我们目前的能力还只能看到很小而不是最小，很小和最小之间，相差 17 个数量级。为了便于理解普朗克长度的大小，作者又做了一个形象的类比。“我们想象，把一个原子放大到我们的宇宙尺度，那么普朗克长度也不过是一棵普通的树的高度。”🍁 未来必将到来 “那是在黑暗中焦虑地摸索的年月，满怀着强烈的渴望，有过信心，也有过动摇和疲惫，但最后终于看见了光明。” 虽然弦理论还不够完备，在未来的很多年都会处于发展之中；本书作者对于未来保持乐观。“当然，我们还是可以满怀信心地认为 —— 也有人曾那样天真地想象 —— 我们生活在人类历史的一个转折点，宇宙的终极规律将在我们的时代出现。” 我也相信，宇宙的终极理论将在我们的时代出现。我喜欢物理，但是弦理论对我来说确实太深奥了，这本书我能理解的其实很少，本文也难免有错误。有些知识和道理，明知道以我的能力现在学不会、理解不了，但我还是愿意通过阅读去感受它，毕竟它就在那里。就如同，我们人类还看不见宇宙的琴弦，却能知道到它的存在，并聆听那美妙的旋律。

用最简单的言语科普了广义相对论、量子力学以及弦理论，广义相对论与量子力学两者之间在微观层面上存在理论冲突，弦理论的提出有效的缓解了二者之间冲突。弦理论的提出也引出了一个新的概念，把空间从原本的 4 维延伸到现在普遍认为的 11 维假说。科学研究是一个提出问题，解决问题，验证理论正确性的过程，也在一步一步剥开宇宙奥秘的神秘面纱，这个过程让无数人位置着迷，也许是科学的魅力所在。

每日一书：《宇宙的琴弦》。爱因斯坦渴望以前所未有的清晰来表现宇宙的活动，让每一个人都敬畏它那美妙动人的旋律。而能把这些知识缝合成一个无缝的整体 —— 一个单一的理论，一个原则上能描述一切现象的理论，这就是超弦理论。科学探索的旨趣与真相：科学永远是一个求真的过程，所谓的真理，都只是这一过程中的阶段性成果。论证被想象讪笑，结论被假设挑衅，人类以其最优越的物种秉赋 —— 智慧，让锐利无比的理性之刃，和绚烂无比的想象之花相克相生，相否相成。现代物理学所依赖的是两大支柱。一个是爱因斯坦的相对论，它为我们从大尺度认识宇宙（如恒星、星系、星系团以及比它们更大的宇宙自身的膨胀）提供了理论框架；另一个是量子力学，我们用这个框架认识了小尺度下的宇宙：分子、原子以及比原子更小的粒子，如电子和夸克。根据弦理论，假如我们以更高的精度 —— 比现有技术高许多数量级的精度 —— 去考察那些粒子，我们会发现它们并不是点状的粒子，而是由一维的小环构成的。每一个粒子都像一根无限纤细的橡皮筋，一根振荡、跳动的丝线。弦理论的弦在共振频率处的振动不是产生什么音乐，而是出现一个粒子，粒子的质量和力荷由弦的振荡模式决定。电子是以某种方式振动的弦，上夸克是以另一种方式振动的弦，等等。根据理论，弦是构成原子的粒子的超微观组成元。弦理论的弦小得可怜，平均大约是普朗克长度的尺寸，所以即使用我们最灵敏的仪器来检查，它们看起来也像点一样。我们掌握的所有数据都证明，我们的宇宙学理论能描绘宇宙从 ATB 0.01 秒到 150 亿年后今天的演化图景。不过，我们还应该看到，新生的宇宙是在瞬息间演化的。我们宇宙 100 多亿年来持续的特征，在大爆炸之初很短的时间里 —— 比 0.01 秒还短得多 —— 就第一次深深留下了印迹。等效原理告诉我们为什么存在引力，规范对称告诉我们为什么存在非引力，而在弦理论背景下，这些对称都是结果；虽然它们的重要性不容否定，但总归是一个更宏大的理论结构的最终产物的一部分。两根碰撞的弦可以结合成第三根弦，然后再分裂成两根弦沿偏转的轨道运动下去（b）是与（a）相同的过程，强调了弦的运动。（c）两根相互作用的弦随时间流逝而扫过一张 “世界叶”

坦白来说这本书其实是我快速地刷完的。了解这本书也是因为听了阿狮的《听书番外篇》，才对这本书和弦理论产生了兴趣。以我的认知水平，其实并不能比较清晰或者深入地明白这本书的内容，但读完之后它实实在在地增加了我看问题的一个角度。以课外科普读物来看这本书，它是很棒的，推荐感兴趣的朋友们找来读一读

对于一般读者来讲，理解起来还是有些难度，一些结论性的东西能够了解，但推导过程实在是有些难为人了

量子力学的原理以令人惊讶的精度统治着我们的宇宙。即使这样，半个多世纪以来，物理学家在构建理论时所采取的策略，从结构上讲，却把量子力学放在比较次要的位置。在构想一个理论时，物理学家常常从纯经典的语言出发 —— 那是麦克斯韦甚至牛顿时代的物理学家都能完全领会的语言 —— 忽略量子概率、波函数等事物，然后，在经典的框架上添加量子的概念。这种思想方法一点儿也不奇怪，因为它直接反映了我们的科学历程。

物质由原子构成，但原子本身还可以再分成上夸克、下夸克、电子，此外 i 还有中微子、其他夸克与其他轻子。弦理论假设，所有这些微观粒子都是由相同的弦组成，弦的振动方式决定了粒子的质量和电荷。这种框架可以解释宇宙中的一切，超对称、M 理论都是弦理论的升华。遗憾的是，弦理论并不是一种基于实验的理论，而是一种追求内在和谐与优美的设想。

物理学，不仅仅是宏观的牛顿物理，也包括微观的量子力学。本书从牛顿开始，从引力的问题出发，讲述了相对论如何在狭义角度深入探讨时间与空间的联系，但是狭义相对论仍然没有解释引力是如何产生的，伟大的爱因斯坦通过黎曼几何，把空间与时间如何相互影响做出说明，这就是广义相对论，解释了引力是如何产生。但是我们的广义相对论没有办法如爱因斯坦所想，成为统一物理学的大一统理论，因为它不能统一 强力 弱力和电磁力。同时广义相对论对于黑洞问题，也似乎不能完全解释，毕竟黑洞可以说时间和空间都几乎接近于无。在伟大的爱因斯坦提出广义相对论之时，我们物理学界在微观领域也有很大的进步，量子力学持续发展。从微观粒子的双缝实验开始，逐渐认识到粒子的非粒子形态，甚至光子的波粒二象性。同时粒子不确定性提出，因为粒子似乎天生诡异，不告诉你它此刻在哪里。随后薛定谔的波函数方程开始对粒子的出现可能性进行定义。然后我们的波尔与爱因斯坦进行互相的争论，爱因斯坦不相信不确定性，认为上帝不会掷骰子。波尔则认为量子角度不确定是确定的，此外还在其他维度进行大量争辩。从此世界需要一个大一统理论把二者结合起来。弦理论横空出世。弦理论假设粒子不是圆形的形态，而是类似于琴弦一样，所以力的来源是琴弦的震动。但是因为琴弦也有各种各样，所以之后弦理论出现了 5 种，那谁来结合？M 理论。它是一个统一各种弦理论的理论。并且假设世界有 11 维，3 维因为正弦与反弦出现结合，湮灭，从而释放了 3 个维度，形成不断的宇宙膨胀，变成今天不断膨胀的宇宙。另外 8 个维度因为依然受限，蜷缩在卡 - 氏空间。M 理论目前都只是理论，一些逻辑推导，因为最基本反正弦的大小比质子和中子的组成夸克都小 10-17 次方。但是这种大小，要在我们实验角度获得验证非常难。也就是说理论与实际实验结果难以他恰。（p s）这个科普作品真的有点难度，我自己认为看懂了十分之一都不到。太多的内容不能完全用我们日常的认知方式，例如 11 维度。不过整体脉络有了一定的理解，也是收获。世界观永远是认知的第一个出发点，也是最引人入胜的一个点。

弦理论继承了量子力学继续挑战世界观。现代物理学在理论方面的最前沿，一百多年了，七十年代后到现在的五十年，理论物理拿出来了弦理论。值得回想的是，那么多人年少的迷茫，当把物理学图景全部推开时，还有多少人依旧在思考和和凝望。

试目一待

非常厉害的科普书，假如对时空弯曲，多元宇宙这些概念不知所谓却又充满好奇的话，打开这本书会让你豁然开朗。当然里面还是有很多让人一时摸不着头脑的描述，遇见这样的段落可以重复多看几次，虽然不至于 “其义自见”，但也能有所收获。

广义相对论和量子力学打架，一个自称有 11 维的叫弦的站出来拉架，说你们认识的那些各种各样的粒子，其实都是我变的，引力、电磁力、强力、弱力也都和我有关，我就是我，一统天下了，你们都散了吧 [旺柴]

弦理论第一线的著名物理学家，布赖恩・格林的代表作，作者运用形象生动的语言，介绍了现代物理学的基本概念，弦理论的诞生背景、基础假设，以及深藏其中的精妙之处，并对弦理论的现状和未来进行了分析和展望。本书是关于弦理论最好的科普书籍之一，物质告诉空间如何弯曲，空间告诉物质如何运动，在广义相对论中，空间和时间是光滑、弯曲的，但在量子力学中，空间在微观上是剧烈涨落的。现有的理论框架标准模型可以解释这个矛盾，但是标准模型只能描述四种基本力中的三种，电磁力、强力和弱力，但是却解释不了引力。作者用轻松有趣的例子向我们展示：弦理论是怎样诞生的？弦理论有什么特别之处？弦理论如何颠覆我们对宇宙的认识？以及弦理论作为基础的 M 理论的发展状况。物理学家的脑洞比科幻小说家的脑洞还大！