超弦究竟有没有？

说起弦，您并不会感到陌生：各种弦乐器上都有弦，如小提琴、扬琴和琵琶上的弦，另外还有射箭用的弓弦，等等。至于超弦这个名字嘛，您可能是头一回听说了。其实，超弦和普通的琴弦、弓弦是非常相似的，只不过它是理论物理学家描述微观粒子的一种科学假说，是他们头脑中的产物。

理论物理学家怎么会凭空想象出超弦来的呢？话还得从20世纪20年代说起。当时，物理学大师爱因斯坦刚刚完成了狭义相对论和广义相对论的初创工作，紧接着又把他那超人的精力转移到“大统一理论”上面，就是把自然界中的万有引力、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力这四部驱动自然界运行不止的马达合并成一部马达的工作。可是，当时人们只认识前两种力，还不了解后两种力的奥秘，因此，提出这种大统一理论看来还为时过早。爱因斯坦在自己的后半生为此事费尽了心血，花了整整30年时间，但这项工作仍然一筹莫展。后来，强相互作用力和弱相互作用力被陆续发现了，许多物理学家又接过爱因斯坦高举的大统一思想的火炬，继续探索着、奋斗着，可惜进展不大。直到1978年，当三位物理学家温伯格、萨拉姆和格拉肖把电磁力和弱相互作用力统一起来，提出了所谓的“弱电理论”以后，物理学家这才似乎看到了一线希望，于是，又掀起了一次“大统一热”，这真可说是“众里寻它千百度”啊！然而，“大统一理论”到底在哪里呢？

有的理论物理学家想到了超弦。其实，早在20世纪20年代，就有人提出过，不过那时人们根本没有发现它的重要性；到了20世纪70年代初，物理学家也只是请它来说明强相互作用的某些方面；70年代后期，物理学家仍然对超弦缺乏兴趣，因为理论上由超弦构造的世界和真实的世界简直风马牛不相及；1984年，美国物理学家约翰·史瓦兹和英国物理学家米卡尔·格林共同提出了一个弦理论，它开始接近了真实的世界；1985年上半年，美国普林斯顿大学戴维·格劳斯教授和他的同事们提出了一个所谓的“杂交弦理论”，这样，人们才对超弦刮目相看，因为用它可以说明许多科学事实，例如，宇宙中存在四种基本力，宇宙中存在夸克、电子、光子等等。超弦好不容易在科学大厦中占得了一席之地。

超弦理论认为，电子、质子、夸克等微观粒子都是由超弦构成的，不过，超弦是这样的微小，以至人们永远不能用眼睛看到它，即使用任意想象的最大的粒子加速器也无济于事，因为它实在太小了。相比之下，由超弦构成的最小的亚原子粒子夸克，竟然显得不可思议的庞大。超弦只有长度而没有宽度，就象一根琴弦，超弦名字中的“弦”字就是由此而来；至于“超”字，是因为它符合一种称为“超对称”的变换，这种变换的细节这里就不详细说明了。超弦或呈环状，或呈线状，始终振动着、碰撞着，振动和碰撞的不同模式，则决定了该弦的性质，诸如电荷性和自旋性等等，亦即决定了该弦所对应的微观粒子。因此，物理学家就用超弦来统一各种粒子，这也就统一了四种基本力。

超弦理论还认为，空间有九维，加上时间一维，统称“十维时空”。这增加出来的六维空间，只在10厘米这极小极小的范围内才存在，一般情况下人们感觉不到是不足为怪的，因为目前粒子物理学的实验尺度可达到10－13厘米数量级，人们熟知的质子尺度是10－13厘米，在这些尺度上可感知的空间仍然是三维的。

目前，理论物理学家根据超弦理论，已经能够说明为什么自然界存在四种基本作用力，引力理论和量子理论最终如何结合等难题。因此，有人认为一旦超弦理论被实验证实，它所引起的物理学革命将比20世纪初的物理学革命更有深远的意义。

那么，究竟有没有可能用实验验证这一理论呢？目前粒子物理实验可达尺度离10－33厘米相差甚远，有些物理学家认为，可能我们永远看不到超弦本身，但是，我们可以通过检验它所直接预言的某些粒子的存在，间接证明其正确性，因为其中某些较轻的粒子，物理学家有可能在高能粒子加速器中发现。

尽管大部分理论物理学家对超弦所描绘的宏伟远景充满了希望和信心，可是，也有一些物理学家却并不乐观。有人戏谑道：“想用超弦理论计算电子质量，其困难程度不亚于从分子、原子结构出发计算人的行为”。更有的反诘道：“超弦理论确实美妙绝伦，不过，超弦究竟有没有呢？”对这个问题，物理学家确实还无可奉告。看来，超弦之谜的揭晓，尚需待以时日。