弦论小史(二)

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1、弦论小史(二)李淼我已经用1/3篇观点是伯克利学派的观点：量子场论应该被彻底抛幅谈了20世纪末的弃，代之而起的理论框架是散射矩阵理论。只有很两朵乌云，借此说明少的原理可以被应用，例如相对论不变性原理，散我们正处在新一轮射矩阵的幺正性和解析性。以丘（GeoffreyChew）物理学革命的前夜，当然这种判断非常个人化。人为首的伯克利学派鼓吹“靴袢”理论（bootstrap），认们也许会质疑，飘在我们头顶的暗能量和暗物质这为散射矩阵的几个原理提供了足够线索让我们来解两朵乌云与19世纪的两朵乌云完全不同，因为我们开强相互作用甚至所有相互作用的靴袢。到了60面对的是远

2、离地球发生的事，而19世纪的两大疑惑年代后半叶，人们认为，强子之间的散射既可以用是地面上的实验所带来的。这种质疑不无道理，但共振态作为中间态来描述，也可以用交换共振态来我们总可以采取一种历史姿态，认为历史不会完全描述，这两种描述是完全不同的，所以强相互作用重复自身。应该存在一种对称性，叫做s和t道对偶性。当很我个人认为，目前我们面对的乌云将带来的革多人怀疑这种对偶性是否真的可以在数学上实现的命基本上还是还原论的革命，我们只有将我们基本时候，年轻的威尼采亚诺（GabrieleVeneziano）在的还原论理论推进一大步，才有可能理解暗能量和1968年发表的一个

3、简单的公式，满足这种对偶性，暗物质。所以，这两大问题的解决或多或少将与量同时满足散射矩阵在树图上的性质。子引力理论有关。人们喜欢说，弦论是量子引力理威尼采亚诺公式很快被别人推广，推广的方向论所有候选者中最有希望的理论，我10年前对此坚有两个。一个是改变这个公式使其更接近实验，一信不疑。今天我虽然不再敢说弦论有很大把握成为个是将它推广到多个粒子的散射上。通常，推广已正确的量子引力理论，但客观地说，弦论相较其他有的公式只需要技术，很多人可以做到这一点，因理论，还是有很大优势。为技术可以通过正规训练获得。而从新的角度重新具有讽刺意味的是，弦论的发现与引力无关，表达

4、和理解已有的公式则需要洞察，在众多推广威与量子引力更加无关。整整40年前，弦论起源于强尼采亚诺公式的人中，只有少数人做到了这一点，相互作用理论。40年前的粒子物理如同今天的宇宙如尼尔森（H.B.Nielsen）和南部（Nambu）。他们学一样，充满新鲜的观测数据，而理论则混乱不堪。的理解使后来的发现成为可能，即满足对偶性要求先是前苏联的朗道学派发现量子电动力学中的“莫的散射公式其实不能简单地理解为粒子之间的散斯科之零”（前年出现一部同名电影，与物理无关），射，而是弦与弦之间的散射。这种新的理解伴随对使人们认识到作为量子场论，量子电动力学并没有一个重要性质的认

5、识，即共形不变性。严格的定义。到了20世纪60年代，越来越多共振传统粒子的相互作用通过费曼的努力有一个非态的发现，使本来存在强耦合问题的强相互作用理常直观的表达，就是任何复杂的相互作用可以用图论变得更加困难，没有希望在场论的框架下得到解来分类。给定一个图，图中的线代表一个粒子的运决。另一方面，弱相互作用虽然很弱，但人们很早动轨迹，线与线的交点代表粒子之间的局域相互作就知道只有所谓树图的计算才是可信的，因为费米用。例如，如果我们看到三条线交于一点，如果其的弱相互作用理论不可重整。在我做学生的时候，中两条线代表的粒子是相同的，另一条是不同的粒已经进入80年代，中

6、国学者写的量子场论教材还是子，我们可以说是一个粒子辐射出另一个粒子。如用费米理论，告诉我们粒子物理是一个怎样没有希果三条线都不同，那么一个粒子在辐射出另一个粒望的理论。当然进入70年代，强相互作用和弱电相子后变成了第三种粒子。在20世纪60年代末，人互作用已经完全确立，至少在原理上。们发现，满足对偶性的散射振幅同样也可以用类似20世纪60年代的关于强相互作用理论的流行费曼的办法来分类，不同于粒子的是，现在一根弦·16·现代物理知识不是简单地辐射出另一根弦，而是通过弦的断裂和弦人们发现其实来自于单圈图作为两维面的对称性质。与弦的端点的链接发生相互作用。这些相互

7、作用同样单圈图在闭弦中就是一个环面，环面有两个方可以用图表示，有趣的是，这些图比费曼图要简单多向，对应两个圆。我们可以取其中一个圆对应于闭了。例如，给定弦的个数，只存在一个树图，一个单弦，另一个圆对应闭弦跑动的轨迹：在时空中一个圈图，等等。这些图是在时空中画出的两维面。封闭的轨迹。如果这个轨迹很小，弦在时空中运动共形不变性指的是这些两维面拉伸的不变性。的范围就很小，所以当第二个圆变得越来越小时，认识这个不变性走了很长的、看起来还挺曲折的路。这个时候环面描述的是一个高能过程，因为海森堡这是物理学发展的特点，最后看起来简单的性质有测不准原理告诉我们小距离就是高能

8、量。在粒子的一个演变历史，在演变过程中，这个性质在不