小七: 那天我女朋友問我,「弦論和超弦理論有什麼差別?」 我竟然不知道, 真的糗大. 我真想說: 弦論就是超弦理論的簡稱而已, 它們指的是同一個理論.

硬板凳: 這個超字, 可以有兩個意義. 我們看:圓圈, 圓面或球面, 球體, 超球體, 一維一維增加. 在繪畫中, 畫正方形, 立方體, 超立方體. 通常超過日常三維空間的形體, 我們用一個超字來說它. 在弦論中, 一維的弦, 二維的膜, 三維的體, 都取它有弦的特性. 因此高維的, 就稱為超弦. 早期弦論研究一維的弦, 後期(1995)弦論研究多維的超弦, 擴大了弦論的研究範圍, 展現更豐富的成績.

小七: 喔, 那第二個意義呢?

硬板凳: 在1968年的早期弦論, 用來描述強作用力, 以及後來發現可以包括重力的重力子特性, 它所描述的是玻色弦. 這種弦的振動模式, 都擁有自旋數為整數, 也就是作用力粒子的玻色子, 並不包含物質粒子的費米子. 到了1971年, Ramond企圖修正玻色弦, 使包含費米子振動模式. 經過後來眾人的努力, 一個新版的弦論開始出現. 新理論中, 玻色子和費米子振動模式都是成對出現, 這個就是超對稱的特徵. 我們把這個包含超對稱的弦論, 稱為超弦理論.

小七: 喔, 好個超對稱. 粒子振動都是配對出現, 就跟人一樣. 男生女生一定要配對, 這種配對的人也可以稱為超人囉.

硬板凳: 小七就是小七. 如果把弦論這種發展狀況比照量子力學, 倒是有很相似的軌跡. 早期的玻爾量子論, 到1925年波動力學整個翻新, 再到後來量子場論直發展出近乎完美的標準模型. 和由早期的玻色弦論, 到包含超對稱的超弦理論, 再到多維的超弦理論. 在一般的著作中, 我們常看到將量子論, 量子力學, 量子場論, 都統稱量子論, 不那麼重視歷史沿革. 所以, 把弦論當成超弦理論的簡稱, 也無可厚非.

參閱

想多了解超弦理論, 可以

《優雅的宇宙》Brian Greene(商務) ;《超對稱》Gordon Kane(天下) ;《Introduction to Superstring Theory》Elias Kiritsis.