2016/01/16 來源：惠惠教你學數學

弦理論是理論物理的一個分支學科，弦論的一個基本觀點是，自然界的基本單元不是電子、光子、中微子和夸克之類的點狀粒子，而是很小很小的線狀的「弦」（包括有端點的「開弦」和圈狀的「閉弦」或閉合弦）。弦的不同振動和運動就產生出各種不同的基本粒子，能量與物質是可以轉化的，故弦理論並非證明物質不存在。弦論中的弦尺度非常小，操控它們性質的基本原理預言，存在著幾種尺度較大的薄膜狀物體，後者被簡稱為「膜」。直觀的說，我們所處的宇宙空間可能是9+1維時空中的D3膜。弦論是現在最有希望將自然界的基本粒子和四種相互作用力統一起來的理論。弦理論是一門理論物理學上的學說。理論物理模型認為組成所有物質的最基本單位是一小段「能量弦線」，大至星際銀河，小至電子，質子，夸克一類的基本粒子都是由這占有二維時空的「能量線」所組成。中文的翻譯上，一般是譯作「弦」。

超弦理論可以解決和黑洞相關的問題

在弦理論中，基本對象不是占據空間單獨一點的基本粒子，而是一維的弦。這些弦可以有端點，或者他們可以自己連接成一個閉合圈環。正如小提琴上的弦，弦理論中支持一定的振盪模式，或者共振頻率，其波長準確地配合。弦理論（以及它的升級版超弦理論）認為所有的亞原子粒子都並非是小點，而是類似於橡皮筋的弦。與粒子類型的唯一區別在於弦振動的頻率差異 。

弦理論主要試圖解決表面上的不兼容的兩個主要物理學理論——量子力學和廣義相對論——並欲創造的描述整個宇宙的「萬物理論」。然而這項理論非常難測試，並需要對我們所描繪的宇宙進行一些調整，也即宇宙一定存在比我們所知的四維空間更多的時空維度。科學家認為這些隱藏的維度可能捲起到非常小以至於我們沒有發現它們。 

較早時期所建立的粒子學說則是認為所有物質是由只占一度空間的「點」狀粒子所組成，也是目前廣為接受的物理模型，也很成功的解釋和預測相當多的物理現象和問題，是此理論所根據的「粒子模型」卻遇到一些無法解釋的問題。比如，在靠近粒子的地方的引力會增加至無限大。比較起來，「弦理論」的基礎是「波動模型」，因此能夠避開前一種理論所遇到的問題。更深的弦理論學說不只是描述「弦」狀物體，還包含了點狀、薄膜狀物體，更高維度的空間，甚至平行宇宙。值得注意的是，弦理論目前尚未能做出可以實驗驗證的準確預測，關於這一點，以下文會說明。

發展歷史

弦理論的雛形是在1968年由Gabriele Veneziano發現。他原本是要找能描述原子核內的強作用力的數學公式，然後在一本老舊的數學書里找到了有200年之久的歐拉公式（Eulers Function），這公式能夠成功的描述他所要求解的強作用力。然而進一步將這公式理解為一小段類似橡皮筋那樣可扭曲抖動的有彈性的「線段」卻是在不久後由Leonard Susskind(李奧納特·蘇士侃)所發現，這在日後則發展出「弦理論」。 雖然弦理論最開始是要解出強相互作用力的作用模式，但是後來的研究則發現了所有的最基本粒子，包含正反夸克，正反電子，正反中微子等等，以及四種基本作用力「粒子」（強、弱作用力粒子，電磁力粒子，以及重力粒子），都是由一小段的不停抖動的能量弦線所構成，而各種粒子彼此之間的差異只是這弦線抖動的方式和形狀的不同而已。 另外，「弦理論」這一用詞所指的原本包含了26度空間的玻色弦理論，和加入了超對稱性的超弦理論。在近日的物理界，「弦理論」一般是專指「超弦理論」，而為了方便區分，較早的「玻色弦理論」則以全名稱呼。1990年代，愛德華·維頓提出了一個具有11 度空間的M理論，他和其他學者找到強力的證據，證明了當時許多不同版本的超弦理論其實是M理論的不同極限設定條件下的結果，這些發現帶動了第二次超弦理論革新。