弦论

弦论是物理学中的一种理论. 当代物理学的一个首要问题是, 如何将量子场论与广义相对论结合起来, 而得到解释现实世界的物理的一种统一理论, 即一种量子引力理论. 弦论正是这样的一种理论, 因此是该问题的一个备选答案. 然而, 弦论并未给出任何可由实验验证的预测, 因此目前只是一种假想的理论.

弦论具有丰富的数学结构, 启发了很多数学分支, 特别是几何学的发展.

目前对弦论的多数理解仍局限于微扰理论, 即理论的低能量极限. 事实上, 即使对量子场论, 我们也没有完全理解其非微扰理论, 除了几种简单的情形外并没有严格的数学定义.

1想法

在通常的物理学中, 例如在量子力学和量子场论中, 粒子是点状的, 粒子在时空中运动, 扫出一条世界线. 在微扰量子场论中, 也就是在能量很低时, 场的振动模式可以被分离出来, 视为一个个在时空中运动的粒子. 因此, 路径积分可以由 Feynman 图计算, Feynman 图的边可以视为粒子的运行轨迹, 而顶点描述粒子的相互作用, 在这些顶点处, 粒子将会产生和湮灭.

而在弦论中, 粒子是一维的物体, 称为弦. 例如, 区间 $[0,L]$ 称为开弦, 而圆周 $S^1$ 称为闭弦. 弦在时空中运动, 扫出一张世界面. 弦之间能够相互作用, 例如两段开弦可以拼接成一段长的开弦, 也可以首尾相接而形成闭弦. 在弦论的微扰理论中, 量子场论中的 Feynman 图对应于弦论中二维的世界面, 相应的散射强度由世界面上的二维共形场论计算.

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术语翻译

弦论 • 英文 string theory • 德文 Stringtheorie (f) • 法文 théorie des cordes (f) • 日文 弦理論 (げんりろん) • 韩文 끈 이론