弦場論或可作為量子力學的基礎理論

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美國南加州大學（University of Southern California，USC）的兩位研究人員最近提出，弦場論和量子力學之間存在關聯，這為我們將弦場論或其更廣泛的版本（M理論，被稱為「物理的終極理論」）作為所有物理學的基礎理論大開方便之門。

Itzhark Bars說：「這可以解開量子力學從何而來這一謎團。」Itzhark Bars是美國南加州大學Dornsife文學、藝術和科學學院的教授，也是該論文的第一作者。

此項研究為Itzhark Bars與美國加州大學的博士生Dmitry Rychkov共同完成，論文發表於2014年10月27號出版的Physics Letters雜志上。

研究人員並未使用量子力學理論證明弦場論，而是逆向研究，通過弦場論來證明量子力學理論。在文章中，他們以一種更清晰的語言闡述了弦場論，並證明量子力學的基本原則——「對易規則」（commutation rules）可以由弦場論中弦的結合和分離推導得到。Itzhark Bars說：「我們的觀點通過簡明的數學結構即可表示出梗概，最主要的觀點就是，假設所有物質都是由弦組成，且它們之間僅存在弦場理論中提出的兩種相互作用形式，即弦的結合與分離。」

弦場論發展史

長期以來，物理學家都在致力於將量子力學與廣義相對論統一起來，並解釋為何它們只適用於各自的領域。弦場論於二十世紀七十年代首次提出，解決了量子引力中的矛盾問題，並認為物質的基本單元是微弦而不是點，且物質的相互作用僅為弦的結合與分離。

四十年後的今天，物理學家們仍在致力於研討弦理論的規則，這可能需要運用某些令人關注的初始條件（如額外維度，可用於解釋為什麼誇克與輕子具有電荷、顏色和各自的「味道」）。

直到現在，仍然沒有一套單獨的理論可以解釋在可觀測宇宙中發生的所有物理相互作用。

在宏觀尺度上，科學家們利用經典的牛頓力學理論，闡述引力如何使月亮運行在其軌道上，以及噴氣發動機為何能推進噴氣式飛機前行。牛頓力學理論是直觀的，往往通過肉眼即可觀察。

在微觀尺度上，比如小於原子的億分之一的情況，科學家們使用相對論中的量子場理論來描述兩種亞原子粒子的相互作用，以及在質子、中子、原子核和原子內使誇克和輕子保持在一起的作用力。

無價的理論

量子力學理論通常是違背常理的，粒子可以同時出現於兩個地方。但是從原子到誇克中，量子力學都得到了驗證，可作為極有價值的准確理論框架，用來理解短距離內物質和能量的相互作用。

在描述微觀尺度上的工作原理時，量子力學是一個非常成功的理論，但是其中仍存在一個未解之謎：無法解釋但卻是量子力學基礎理論的對易規則。根據對易規則，宇宙中任一點的位置和動量不能同時確定。

Bar說道：「對易規則不能從一個更基礎的角度來解釋，但在加速器等實驗中，它的確被證明是有效的。顯然，該規則是正確的，但是還需要從某些更深層次的物理現象上探究其由來。」

但目前最大的問題是缺乏一些與此相關的實驗數據，在如此微小的尺度上進行試驗仍然超乎科學家的技術范疇。