从标准模型到弦理论再到超弦理论

我们无法在量子尺度上处理引力，半个多世纪以来，物理学家一直在寻找新理论来解决这个问题，而弦理论以其优美的形式脱颖而出。在标准模型中，粒子都是一些小的无量纲点。而在弦理论中，这些粒子都是由一个小弦组成。

这些有张力的小弦就像一根橡皮筋一样可以振动，并且可以以不同的方式振动。从我们的角度来看，不同的振动模式表现出来的就是不同类型的粒子。例如，通过计算我们可以发现有一些弦的行为像光子。自然而然，我们就想用弦理论预测引力的存在，从而在量子尺度上对其进行描述。

第一个问题，所有的弦全都表现得像玻色子，但我们的真实世界还有另一类粒子：费米子，弦理论并没有预测这些粒子。第二个问题，弦理论还预测了一种速子，它的质量是虚数。第三个问题，我们的时空是四维的，但弦理论需要26个维度。因此，在这个阶段，弦理论好像还远远不同描述我们真实的宇宙。

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为了进一步推动弦理论的发展，我们往这些小弦中加入了旋量，从而将费米子纳入了模型中，而且理论上也不会再预测速子这个有问题的粒子。简单地在弦上添加旋量，我们就解决了前两个问题，这个更完整的理论实际上被称为超弦理论。

实际上有五种不同版本的超弦理论描述了不同类型的宇宙。我们可以从数学上证明，这五种理论实际上是一个更完整的模型的近似值，该模型就是具有11 维宇宙的M理论。