考物理高人(簡易)

1.請問弦(弦理論)和膜(膜理論)之間的關係
弦理論是發展中的理論物理學的一支，結合量子力學和廣義相對論為量子重力。弦理論用一段段「能量弦線」作最基本單位以說明世界上所有物質結構，大至星際銀河，小至電子、質子及夸克一類的基本粒子都由這一維的「能量線」所組成。中文文獻上，一般寫作「弦」或「絃」。

較早時期所建立的粒子學說則是認為所有物質是由零維的點粒子所組成，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，但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，
玻色弦理論
最早期的弦論叫做玻色弦理論，南部陽一郎給出了最早的作用量，但是該作用量在場論的框架內難以量子化。此後亞歷山大·泊里雅科夫給出了一個等效的作用量，其幾何含義是把時空坐標視為一個世界面的純量場，並且在世界面上滿足廣義相對論的一般坐標變換規則。除此之外，如果要求這個作用量同時滿足在外爾變化下不變，那麼自然的會要求這個世界面是一個二維的曲面。

玻色弦理論是最簡單的一個弦論的模型，它最重要的物理圖像是認為物理粒子不是單純的點粒子，而是由於弦的振動產生的激發態。顯然它有很大的缺點，其一是它只簡單描述了純量玻色子，沒有將費米子引入框架內；其二沒有包含一般量子場論中的規範對稱性；其三是當研究它的質量譜時候發現，它的真空態是一組質量平方小於零的不穩定快子。所有這些問題在推廣到超弦理論後得到了很好的解釋。

超弦理論
另外，「弦理論」這一用詞所指的原本包含了26維的玻色弦理論，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，受絃對偶的啓發，愛德華·維頓猜想存在一11維的M理論，他和其他學者找到強力的證據，顯示五種不同版本的十維超弦理論與十一維超重力論其實應該是M理論的六個不同極限。這些發現帶動了第二次超弦理論革新。

弦理論與大一統理論
弦理論會吸引這麼多注意，大部分的原因是因為它很有可能會成為大一統理論。弦理論也可能是量子重力的解決方案之一。除了重力之外，它很自然的成功描述了各式作用力，包含了電磁力和其他自然界存在的各種作用力。超弦理論還包含了組成物質的基本粒子之一的費米子。至於弦理論能不能成功的解釋基於目前物理界已知的所有作用力和物質所組成的宇宙，這還是未知數。至今研究員仍未能找到一個弦論模型，其低能極限為標準模型。


由於超弦理論的時空維數為10維，所以很自然的可以認為有6個額外的維度需要被緊化。當對閉弦緊化時，可以發現所謂的T-對偶；而對開弦緊化則可以發現開弦的端點是停留在這些超曲面上的，並且滿足Dirichlet邊界條件。所以這些超曲面一般被稱為「D膜」。 研究員稱D膜的動力學為「矩陣理論」（M理論)，是為「M」字之一來源。
膜理論的我不知道了... ...
2&3的都不知... ...我只憧得一點點... ...

這些問題太簡單了 中學生也懂得回答
1.首先，弦理論其實有5種(一種理論描述一種弦)，全部10維(其實開始時是26維 maths上所謂的 (alpha)^(24+1)XS^1
5種為: Heterotic SO(32) string theory , Heterotic E8XE8 string theory, type 1 string theory , type 2A string theory & type 2B string theory
在19 century後期，量子場論學家嘗試把超對稱和高維度用在量子場論中。
因而發現了6種超引力理論，其中5種是10維，另外有一種較奇怪，是11維的
物理學家發現把5種弦理論低能近似化後全部會變為5種量子超引力場論
後來，物理學家發現5種弦理論間有著不明顯的對稱性，但誰也不理會11維的超引力，認為是多餘的。除了Edward Witten(理論物理學教皇)
他向大家證明了所有的弦理論都是一個11維的理論的低弦couple constant化的產物，統一了5種弦理論。他把這理論命名為M theory。但他本人沒說過M stand for membrane ，所以請不要胡亂說。
2. 首先， 弦 理論說了沒有任何東西能小得過planck scale，詳情請看大與小 宇宙大還是我們大?一個看似很簡單的問題(我寫的)。所以 宇宙沒誕生的一日。不過可以有大爆炸。
宇宙開始時是Planck scale，
(可能性1) 接著因能量大和不確定性等因素令potential field不穩定，接著爆炸。
(可能性2) 宇宙作為D3 膜與其他膜相撞，引起大爆炸。
(可能性3)宇宙沒爆炸過。
至於3.
物理學家解釋不到粒子的質量為何不同
Higgs Boson可以與普通粒子react 令粒子有質量，與不同粒子反應效果不同，質量也不同。
額外說說，宇宙的Higgs potential field 不太穩定，一完全不穩定，粒子的質量便大大增加。令宇宙玩完。
經過計算，大概要n十億年。所以不太關我們事。