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2009/08/07 16:50:27瀏覽7734|回應12|推薦58 | |
弦論裡的所謂「弦」,既是極之短小,不由任何東西所構成的一度物,又是可以振盪,自由進出宇宙十度空間的,古希臘哲人所謂「小到不能再小,完全無法切割」的,名之為「原子」的那個東西。可以說,「弦」,就是真正的、最後的原子。“This is the end of the line”,再追問下去就無意義。 任何粒子皆是一個弦,所有的弦都完全相同。這個弦的振盪模式決定它最後成為什麼粒子。這是弦論的基本假設。 一個弦可以成為任何粒子,包括帶力的媒介粒子。它將帶弱力、強力、或電磁力,完全取決於它的振盪模式。弦的振盪模式不但決定它的質量、電荷、色荷,還決定它是否成為力的媒介粒子,或任何其他構成物質的粒子譬如電子、光子或上、下、頂、底、魅、惑夸克等等。 弦,甚至可以成為「重力子」─ 質量為零的萬有引力媒介粒子。萬有引力無所不在,人類至今卻仍無法捕捉到一顆傳遞萬有引力的重力子。重力子在弦論裡不過是一種「以特殊型態振盪的,此外與其他弦完全相同的」諸弦之一。1974年間,薛克與西瓦茲研究發現,弦的某種振盪方式使它的性質與重力子完全相同。因此,弦論得以涵蓋重力論述便不令人意外。事實上,弦論之涵蓋重力論述,應該、必須、也自然,可說涵蓋得天衣無縫、水到渠成。 弦,也有如琴弦一般的張力﹝tension﹞,或說剛性也可以。薛克與西瓦茲發現重力弦後,便著手計算這種弦的張力。那時學界已經知道,一個弦傳遞的力─在此為重力,與它的張力─剛性─成反比。既然重力是宇宙間最弱的力,重力弦的張力或剛性必定極為強大。最後發現它的數值是1000000000000000000000000000000000000000噸,或一千兆兆兆噸,也叫「普朗克張力」。我們現在都很習慣了,只要扯上普朗克,就必定是個天文數字。 大家都知道東西越短小就越硬,像筷子、球杆都是。這普朗克張力數值之大,也解釋了弦為何如此極度短小 ─ 約為0.000000000000000000000000000000001公分。當然,這麼小的數字一定也非得叫做「普朗克長度」不可。 越硬的東西須要越大的力氣 ─ 能量,才能「彈」得動。彈鋼琴弦和彈小提琴弦要用的力就不一樣。要「彈」弦論那麼剛硬的弦當然須要極之巨大的能。能量即物質,是物質就有質量。根據量子論,能量不是「綿延無盡」像流水、空氣、時間那樣,而是一顆顆、一粒粒,像玻璃珠、藥丸那樣的﹝所以叫「量子」論﹞。使弦振動的能量,轉換成質量的話,是非常巨大的。這質量是所謂「普朗克質量」﹝代表某能量值 ─ 又是普朗克!﹞的1、2、3‧‧等正整數倍。 普朗克質量約與一顆微塵、或一百萬個細菌加起來相當,就基本粒子而言,這已經是天文數字般的質量。它的數值相當於10000000000000000000顆質子。 問題來了。普朗克質量,或一兆兆顆質子的質量,的1、2、3‧‧等正整數倍,如何而可能是強、重費米子如質子、中子,輕費米子如電子、微中子等的質量,更遑論零質量規範玻色子的重力子?一兆兆顆質子當然不等於一顆質子,對吧? 量子論說,任何東西都有「量子悸動﹝quantum jitter﹞」,弦自然也有。可異的是,與弦的量子悸動相關連的能量為負值,這負能量與前述振盪能量會互相抵消,最後的剩餘能量有多少,形成的粒子質量就有多少。就重力子或光子而言,此正負抵消是恰好100%,也就是說,剩餘能量 ─ 亦即質量 ─ 為零。 弦論發現重力子質量為零也與事實相符。重力以光速傳遞,重力子也必須一如光子質量為零。 重力的速度是光速,遲至一九八零年代才得到證明。這意味著,如果太陽現在忽然消失,八分十九秒後我們才會失去光明,同一瞬間地球將沿軌道切線方向筆直往外太空飛去。太陽系的行星們一個個都會如此,只是時間不一。依順序是水、金、地、火、木、土、天、海、冥。 |
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