基礎(chǔ)物理學(xué)中的十個(gè)頂級(jí)問(wèn)題

基礎(chǔ)物理學(xué)中的十個(gè)頂級(jí)問(wèn)題第一頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五基礎(chǔ)物理學(xué)中的十個(gè)頂級(jí)問(wèn)題所有刻畫(huà)自然界的無(wú)量綱參數(shù)是原理上可計(jì)算的呢，還是有些僅僅是由歷史或是量子力學(xué)的偶然因素確定而不可計(jì)算的？量子引力如何能幫助解釋宇宙的起源？質(zhì)子的壽命是多長(zhǎng)？我們?nèi)绾谓忉屩?？自然界是超?duì)稱(chēng)性的嗎？如果是，超對(duì)稱(chēng)如何破缺？為什么宇宙看來(lái)只有一個(gè)時(shí)間和三個(gè)空間維數(shù)？為什么宇宙常數(shù)會(huì)有它有的值？這個(gè)值是零嗎?它是常數(shù)嗎?M-理論的基本自由度是什么？這一理論確實(shí)描述自然界嗎？黑洞的信息佯謬如何解決？引力尺度和基本粒子的典型質(zhì)量尺度之間的巨大差異是由什么物理解釋的？我們能定量地解釋量子色動(dòng)力學(xué)中的夸克膠子的禁閉和質(zhì)量間隙(massgap)的存在嗎？（值一百萬(wàn)美圓）第二頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五問(wèn)題一所有刻畫(huà)自然界的無(wú)量綱參數(shù)是原理上可計(jì)算的呢，還是有些僅僅是由歷史或是量子力學(xué)的偶然因素確定而不可計(jì)算的？第三頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五問(wèn)題二量子引力如何能幫助解釋宇宙的起源？第四頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五問(wèn)題三質(zhì)子的壽命是多長(zhǎng)？我們?nèi)绾谓忉屩?？第五?yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五問(wèn)題四自然界是超對(duì)稱(chēng)性的嗎？如果是，超對(duì)稱(chēng)如何破缺？第六頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五

第七頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五

標(biāo)準(zhǔn)模型的外推相互作用強(qiáng)度ENERGY1012evLHC統(tǒng)一點(diǎn)強(qiáng)相互作用弱相互作用電磁相互作用1028ev現(xiàn)在的觀測(cè)范圍引力普朗克尺度超對(duì)稱(chēng)第八頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五xt超空間第九頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五問(wèn)題五為什么宇宙看來(lái)只有一個(gè)時(shí)間和三個(gè)空間維數(shù)？第十頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五在任何一個(gè)包含引力的理論中，時(shí)空的大尺度結(jié)構(gòu)是一個(gè)動(dòng)力學(xué)的問(wèn)題。在超弦理論中，有9個(gè)或10個(gè)空間維度:M4CY6或者我們是生活在膜上：為什么只有一個(gè)時(shí)間維度？6個(gè)或7個(gè)是緊的：第十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五問(wèn)題六為什么宇宙常數(shù)會(huì)有它有的值？這個(gè)值是零嗎?它是常數(shù)嗎?第十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五第十三頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五問(wèn)題七M(jìn)-理論的基本自由度是什么？這一理論確實(shí)描述自然界嗎？第十四頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五MIIAIIBE8xE8雜化弦

SO(32)雜化弦?I低能時(shí)是11維超引力T對(duì)偶g

g

N=4D=4SUSYMN=16SUSYQM五種超弦理論、M理論之間的關(guān)系第十五頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五第十六頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五問(wèn)題八黑洞的信息佯謬如何解決？第十七頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五

第十八頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五黑洞的熵D膜黑洞熵=面積/GNBekenstein-Hawking公式=Log(N)N=簡(jiǎn)并態(tài)的數(shù)目

Strominger-Vafa弦第十九頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五問(wèn)題九引力尺度和基本粒子的典型質(zhì)量尺度之間的巨大差異是由什么物理解釋的？第二十頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五第二十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五問(wèn)題十我們能定量地解釋量子色動(dòng)力學(xué)中的夸克膠子的禁閉和質(zhì)量間隙(massgap)的存在嗎？（值一百萬(wàn)美圓）第二十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五

大N展開(kāi)和弦理論方法：在大N色極限下求解QCD

N=色的數(shù)目(3)

Ng2

固定

無(wú)相互作用的強(qiáng)子譜。偶合常數(shù)~1/N強(qiáng)子類(lèi)弦理論這一問(wèn)題能從我們對(duì)超弦理論的了解中受益，也能對(duì)我們了解超弦理論做出貢獻(xiàn)。介子膠球第二十三頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五超弦理論（現(xiàn)在的）超弦理論是一個(gè)將現(xiàn)有的基本理論做既保守又激進(jìn)的改造后得到的理論，也就是：

粒子-->弦， 保持所有其它基本的物理原理不變。粒子弦相互作用的粒子：eeppg相互作用的弦：第二十四頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五弦相互作用粒子：ABC相互作用點(diǎn)弦：ABC褲子圖弦相互作用是拓?fù)湮ㄒ坏?。時(shí)間時(shí)間第二十五頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五弦理論的成就

一個(gè)邏輯上自恰的現(xiàn)有物理理論的革命性的推廣物理學(xué)的革命

一個(gè)自恰的和有限的量子引力理論

一個(gè)結(jié)構(gòu)豐富并可能給出唯一的有關(guān)真實(shí)世界的可易理解的描述(一個(gè)包羅萬(wàn)象的理論)相對(duì)論C光速量子力學(xué)h作用量量子弦理論?G譜朗克長(zhǎng)度第二十六頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五向統(tǒng)一理論邁進(jìn)超弦的量子振動(dòng)給出：標(biāo)準(zhǔn)模型和引力的粒子譜和相互作用：e,W,Z,….g但是，要真正給出標(biāo)準(zhǔn)模型，我們必須了解：緊致化&

超對(duì)稱(chēng)破缺第二十七頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五引力的量子理論弦理論證明了量子力學(xué)和廣義相對(duì)論是相互自恰的。

(至少對(duì)弱引力場(chǎng))弦理論為我們提供了探索由強(qiáng)引力引起的諸多疑難的工具。黑洞的命運(yùn) 已經(jīng)解釋了黑洞的熵

有可能幫助我們解釋宇宙的起源弦理論告訴我們：我們關(guān)于時(shí)空的觀念必須徹底改變。第二十八頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五弦理論的現(xiàn)狀類(lèi)似1925年前的量子理論！量子理論1898 1913 1925普朗克愛(ài)因斯坦實(shí)驗(yàn)玻爾模型舊量子論量子力學(xué)有時(shí)是成功的但是是?(量子力學(xué))的adhoc半經(jīng)典近似。實(shí)驗(yàn)只起小的作用。弦理論1968 1984 20??對(duì)偶共振模型“舊弦理論”實(shí)驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)模型?基本的自由度是什么？基本的對(duì)稱(chēng)性是什么？基本的動(dòng)力學(xué)原理是什么？第二十九頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五21

世紀(jì)中的三個(gè)(可能的)觀念上的變革時(shí)空的本性宇宙的初始條件運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的統(tǒng)一第三十頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五IIA

理論在10-d維空間中 M理論在11-d維空間中

l<<1

l1弦緊致在

M1上

???時(shí)空觀念的變革—I

改變空間的維數(shù)在超弦理論中，我們可以：

連續(xù)地撕裂空間結(jié)構(gòu)(拓?fù)洳幌嗤?弦緊致在

M2上第三十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五R=對(duì)偶等價(jià)于1/R弦在高能時(shí)膨脹

弦測(cè)不準(zhǔn)原理

將空間體積壓縮到大小為0時(shí)空觀念的變革—II在超弦理論中，我們不可以：

分辨越來(lái)越小的距離第三十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五我們能構(gòu)造一個(gè)最終的理論嗎？或許吧。那這就是物理學(xué)的終結(jié)嗎？絕對(duì)不是！第三十三頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五REDUCTIONISM

TOE

(StringTheory?)GRAVITY QCD ELECTROWEAKATOMICSTRUCTURENUCLEARSTRUCTURECOSMOLOGYCONDENSEDMATTERCHEMISTRYBIOLOGYSTELLARSTRUCTURESTRUCTUREOFTHEUNIVERSECLASSICALMECHANICSOFATOMSANDMOLECULESFLUIDMECHANICSMICROMACRO第三十四頁(yè)，共三十五頁(yè)，編