2016/01/16 來源：惠惠教你學數學

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終極理論。目前，描述微觀世界的量子力學與描述宏觀引力的廣義相對論在根本上有衝突，廣義相對論的平滑時空與微觀下時空劇烈的量子漲落相矛盾，這意味著二者不可能都正確，它們不能完整地描述世界。而除了引力之外，量子力學很自然的成功描述了其他三種基本作用力：電磁力、強力和弱力。弦理論也可能是量子引力的解決方案之一。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以及應用到「黑洞」、「宇宙大爆炸」等需要同時用到量子力學與廣義相對論的極端情況，這還是未知數。

額外維是相對於「四維時空」而提出的一個概念，一般泛指的是理論在四維時空基礎上擴展出來的其它維度。愛因斯坦提出宇宙是空間加時間組成的「四維時空」。1926年，德國數學物理學家西奧多·卡魯扎在四維時空上再添加一個空間維，也就是添加一個第五維，把愛因斯坦的相對論方程加以改寫，改寫後的方程可以把當時已知的兩種基本力即「電磁力」和「引力」很自然地統一在同一個方程中。至此，理論中存在額外添加的維度統稱為「額外維」。 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。 無法獲得實驗證明的原因之一是目前尚沒有人對弦理論有足夠的了解而做出正確的預測，另一個則是目前的高速粒子加速器還不夠強大。科學家們使用目前的和正在籌備中的新一代的高速粒子加速器試圖尋找超弦理論里主要的超對稱性學說所預測的超粒子。

最新一期的《環球科學》（2007.9）第10頁題目為《我們身處十維空間？》中提到美國的費米國家加速器實驗室在觀察MiniBooNE探測器發射μ中微子束，看看到底有多少粒子在飛行途中轉變成了電子中微子。2007年4月，研究人員公布了首批結果，基本上與粒子物理標準模型吻合。不過數據中也存在一個無法解釋的異常現象。科學家推測導致這一現象的原因在於世界上還存在另一種中微子，它能穿越弦理論所預言的額外維度，走出一條捷徑。這種粒子就是比其他三種中微子<?>更詭異，它不像其他中微子那樣受到微核力的作用，只能通過引力與其他物質發生相互作用。他就是於20世紀90年代找到的惰性中微子（假定存在）。

弦理論確信至少需要十個維度才能建立一個理論框架，讓引力與量子力學互相兼容。弦理論科學家假定，宇宙中所有粒子都被局限在一個四維的膜宇宙（brane)中，而膜宇宙又漂浮在一個更高維度的體宇宙（bulk)里。不過幾種特殊的粒子可以從膜宇宙中穿入穿出，其中最出眾的就是引力子和惰性中微子。 而在這次實驗中發生的情況十分符合弦理論模型，從而可以證明弦理論所預言的十維空間的正確性，也就肯定了弦理論。不過也有科學家謹慎地指出，這種相似性也許是一種離奇的巧合。MiniBooNE的研究人員正在重新審視他們的結果，以確定背景效應或分析失誤會不會影響他們對電子中微子的計數。與此同時，帕斯（弦理論科學家）和他的同事也在進一步修正他們的理論。帕斯承認：「我們的理論粗看上去有一點投機取巧。不過我認為，仔細討論一種可能的解釋，看看它是否被證實，這也是絕對必要的。」 過去一談到弦論，人們就感到頭暈腦脹，就算是弦論專家也煩惱不已；而其他物理學家則在一旁嘲笑它不能做出實驗預測；普通人更是對它一無所知。科學家難以同外界說明為什麼弦論如此刺激：為什麼它有可能實現愛因斯坦對大統一理論的夢想，為什麼它有助於我們深入了解「宇宙為何存在」這樣深奧的問題。然而從1990年代中期開始，理論開始在觀念上統合在一起，而且出現了一些可檢驗但還不夠精確的預測。外界對弦論的關注也隨之升溫。