弦理论之争系列套装共3册PDF电子书下载免费版|百度网盘下载

编辑评论：

弦理论争议丛书（新集 3 卷） 这套书汇集了来自 The First Push 系列 25 周年纪念版的三本弦论书籍 - Brian R. Green 的《宇宙之弦》，宇宙的结构，以及 L. Smalling 的《物理学的混乱》。

简介

Brian R. Greene 是当今世界领先的弦理论家之一，他巧妙地融合了科学思想和写作。 “宇宙之弦”揭开了弦理论的面纱，揭示了一个十一维的宇宙。在那里，空间的纤维撕裂并重新缝合在一起，一切——从最小的夸克到最大的超新星——都是在微小能量环的振动中产生的。这本书获得了 2000 年安万特科学图书奖。格林极力运用大量的例子和类比，将极其复杂的理论用简洁优美的语言呈现给读者，让普通人能够理解。这本书的光彩令人眼花缭乱，没有任何一本书能像本书那样让读者如此启迪和愉悦。它是真正的科学杰作——一次愉快而纯粹的现代物理学之旅，让我们比以前更接近宇宙……如果《宇宙弦》是在相对论和量子理论框架内对弦的具体介绍及其物理结果。然后《宇宙的结构》从更高的角度讨论了时空物理学和宇宙。 《宇宙的结构》第一部分从“现实”的角度讨论时空，尤其是量子时空；第二部分讨论时间的方向性，从经典和量子的角度讨论时间的箭头；第三部分讨论时空与宇宙学，涉及一些新的内容，如暴胀宇宙及相关的宇宙学问题；第四部分是大一统的由来，即从弦和膜的角度讨论宇宙学问题；第五部分是关于现实与幻想，以及一些新的实验（如引力波和基本粒子的新实验），也讲时空旅行和时间机器，展望弦论的未来。

The Confusion in Physics 是一本史无前例的书。 L. Smalling 在书中指出，“弦论”是一个“理论陷阱”。对于斯莫林来说，弦理论的一个主要问题是：“万物法则”的雄心勃勃的蓝图。想要解释自然界所有的粒子和力量，解释宇宙的起源和演化。弦理论以其新颖的新粒子和平行宇宙吸引了公众的想象力和许多物理学家的心。但是关于弦理论的任何东西都没有被证明过，也没有人知道如何去做。事实上，这个理论有无数种形式，这意味着没有实验可以否认它。作为一个科学理论，它失败了。但因为它吸引了大量资源，吸引了最优秀的头脑，严重伤害了追求其他路线的年轻物理学家，也拖累了其他物理学的进步。

关于作者

Brian Green，哈佛大学毕业生和博士学位。来自牛津大学，是罗德学者。 1990年来到康奈尔大学物理系，1995年被聘为教授，1996年到哥伦比亚大学担任物理和数学教授。他在 20 多个国家举办过受欢迎的专业讲座，并因在超弦理论方面的许多开创性发现而受到认可。他还出演了《生活大爆炸》。他现在住在纽约的 Cheesegar。

L.斯莫林博士哈佛大学物理学博士，曾在耶鲁大学和宾夕法尼亚州立大学任教，之后前往加拿大帮助建立了周界理论物理研究所。他的作品包括《宇宙中的生命》和《通往量子引力的三种方式》。

精彩的书摘

说谁想隐瞒真相太戏剧化了。但半个多世纪以来，物理学家们心里都清楚，即使是历史上一些最伟大的科学成就，也有遥远的天边乌云密布。问题是现代物理学有两个支柱。一个是爱因斯坦的相对论，它为在大尺度上理解宇宙（如恒星、星系、星系团，以及比它们更大的宇宙本身的膨胀）提供了理论框架；另一个是量子力学，我们用这个框架来理解小尺度的宇宙：分子、原子和比原子更小的粒子，比如电子和夸克。几十年来，这两种理论的几乎所有预测都已被物理学家以难以想象的精确度通过实验证实。但是这两个相同的理论工具无情地让我们得出一个痛苦的结论：广义相对论和量子力学不可能在今天的形式上都是正确的。在过去的一百年里，我们取得了长足的进步——解释了宇宙的膨胀和理解了物质的基本结构——但作为这些进展基础的两种理论并不相容。

如果您以前没有听说过这种激烈的对抗，您可能想知道为什么。这个问题并不难回答。除了在一些最极端的情况下，物理学家研究的东西要么小而轻（如原子及其组成部分），要么大而重（如恒星和星系），从不兼具两种性质。换句话说，对于某种事物，他们只需要量子力学或广义相对论，就可以忽略另一个理论的警告声。 50 年来，这种方法虽然不令人欣慰，但却非常严谨。

弦论与M论的对抗，前者会被后者统一吗？

弦论的诞生伴随着时代的契合和要求。它符合科学家创造的一切理论和未知的想象。然而，在 1990 年代初期，弦理论陷入了理论困境。几十年来，理论家一直想相信，现实的基本组成部分是微小的、振动的弦，它们解释了我们大部分未知的存在。这是一个潜在的革命性想法，能够将所有自然力量和所有物质组成部分结合成一个单一的、和谐的画面。

然而，令人尴尬的是，弦理论有五个独立的候选者，每个候选者看起来都与其他的非常不同。哪一个是正确的？

5 弦理论

在谈弦论的范畴之前，我们必须对弦论有一个初步的概念。弦论的一个基本思想是，自然界的基本单位不是电子、光子、中微子、夸克等点状粒子，而是微小的、线状的“弦”，可以有端点的“开弦”，或循环的“闭合字符串”。弦的不同振动和运动产生各种基本粒子，能量和物质都可以转化，所以弦论并不能证明物质不存在。

这五种不同的弦理论有一些共同点。首先，它们都涉及维度。它们还都要求我们的宇宙有 10 个维度：通常的 3 个空间维度、1 个时间维度和 6 个更紧凑的维度，这些维度很小，因此在亚微观尺度上卷曲在一起。

在所有理论中，弦的振动方式极大地丰富了我们的物理世界，从自然的力量到物质的组成，再到物理常数本身。但是当我们谈到物理理论时，细节变得尤为重要，五个相互竞争的弦模型在细节上有所不同。一些理论只有闭合的弦环，而另一些理论则允许打开的、摆动的弦。一些理论只允许振动在弦的一个方向上传播，而另一些理论则允许在两个方向上传播。有些理论是其他理论的组合。

五种弦理论的名称为：Type 1、Type IIA、Type IIB、SO(32) Alien、E8xE8 Alien，供参考。显然它们不可能都是对自然的正确描述，但哪一种是“真正的”弦理论，哪一种是假的呢？这是一个直到今天还在讨论的问题，弦论是不完整的，没有所谓的弦论最终方程。与其他可以以相同方式描述的理论不同，例如爱因斯坦的引力方程或麦克斯韦的电磁场方程。然而，直到现在，科学家们只提出了这五种弦理论代表了五种不同的近似，仍然无法确定哪个是最好的。

五种弦理论密切相关

1995 年，著名理论物理学家 Edward Witten 在一年一度的弦理论大会上发表演讲。在他的演讲中，他提出了一个激进的建议：也许五种弦理论并没有那么不同。

事实证明，这五种理论之间存在一种有趣的联系，称为对偶性或对称性。例如，我们对基本单位的了解是它们相互作用的强度。然而，如果你增强 1 型弦理论的相互作用强度，你最终会得到一个弱版本的 SO(32) 外星人。有时，一根弦可以在一个小的滚动维度上以一定的动量缠绕一定的次数，但它的对偶性会导致一定量的缠绕和动量翻转。 IIA 型弦论和 IIB 型弦论就是通过这种二元性联系起来的。

这些二元性表明五种弦理论都以某种方式相关，并且都在探索更深层次的东西。通过所有的二元性可以推测出更深层次的东西。通过尝试五种弦理论中的两种对偶性，有时你会得到其他五种理论中的一种，有时你会在新的地方得到对偶性。什么是“新地方”？，就是M理论！

M理论

m-理论就像一个关于弦的超级理论，表明所有五种弦理论实际上只是一个更大、更神秘的理论的一个小角落。我们曾经将五弦理论视为独立的行星，我们的理论和数学探索仅限于这些行星上的小岛。但 m 理论揭示了所有这些岛屿实际上一直共享一个更大的星球。

虽然我们对 M 理论知之甚少，但它的一个奇怪特征是，我们认为的弦理论似乎只是对实际情况的低能量近似。真正需要的不是 10 个维度，而是 11 个维度。更重要的是，现实的基本对象不再是一根弦，而是一个 d-brain。 “Brmb”只是多维振动物体的一个花哨词，字母“d”表示维度，给我们从 1-brain（字符串）到 2-brain（片）到 3-brain（块）的所有内容。

在大多数情况下，这些膜很低，基本上就像弦一样，第 11 维在大宇宙振动中没有太大作用。除此之外，人们对 m 理论知之甚少。弦理论家通常在五种常见状态下工作，因为他们已经研究了几十年，而额外维度和膜的引入使得弦理论已经糟糕的数学变得更糟。尽管如此，理论家们仍在继续探索边缘，希望有朝一日能给 m 理论中的“m”一个全名。