弦论女孩走红背后，以及弦理论到底是个啥？(8)

嘉宾丨夏笳 西安交通大学副教授、科幻作家 周哲 科普博主妈咪说、西瓜视频创作者 黄庆国 中国科学院理论物理所研究员
本文转载自微信公众号“格致论道讲坛”（ID：SELFtalks），原文首发于2021年1月2日，原标题为《宇宙终极大统一理论？弦理论 | 理性派对 第二季》，不代表瞭望智库观点。
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神秘的弦理论，究竟是什么？
夏笳：今天我们要聊一个非常高能的题目：弦理论。喜欢科幻的朋友可能会看一些科幻小说，比如刘慈欣的《三体》，里面有非常玄妙的、前沿的理论物理，这些东西对于很多人来说非常烧脑。
今年，理论物理的最高奖叫“狄拉克奖”，三位获奖者都是做弦理论相关研究的。很多媒体报道了这件事情，但是很多人不知道什么是弦理论。两位老师能不能先简单讲一下什么是弦理论？它是怎么来的？它是为了解决一些什么问题？
周哲：简单来说，弦理论相当于我们认识世界的一种方式。这个世界是由什么构成的？最小的单元是原子，更小的是电子、夸克，但是，夸克往下还有没有更加基础的结构？
弦理论认为，世界最基础的结构是由“弦”构成的，“弦”就类似于橡皮筋，这就是世界最基本的单元。
夏笳：就是把“弦”作为世界最基本结构的一个基础单元，在此基础上解释很多物理现象、物理原理。
黄庆国：构成世界的最基本的单元是原子，它的中间有一个原子核，电子围绕着原子核转，原子核里面有质子和中子，而质子和中子又是由更基本的粒子，也就是夸克组成的。我们把电子、夸克都看作是点粒子，是没有结构的。
在数学上，它们就是一个点。但是会有一个问题，为什么同样是点的一个粒子，它有时表现为电子，有时表现为夸克？为什么这个点有这么丰富的物理信息？
我们描述自然界的相互作用时，最简单的电磁相互作用力就是库仑力，它的大小与距离的平方成反比。想象一下，如果一个电子是一个点，它自身也会产生电场，它又受电场的影响，因为它的大小是零，它的距离就是零，力的大小又与距离的平方成反比，那就会出现无穷大。当出现无穷大时，研究科学或研究物理的人就手足无措了，因为我们没有办法通过任何实验去看一个无穷大的东西。
为了解决这些问题，人们在上世纪70年代萌发了一种想法：构成世界的最基本的单元，它不是像电子、夸克这样的点粒子，而是一维的、像弦一样的东西。
这些粒子，为什么又表现出电子和夸克？因为这根弦可以振动，不同的振动模式对应不同的粒子，而且弦是有限大的，所以它也避免了无穷大的问题。