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发信人: zjliu (分析数学), 信区: Math
标  题: M理论(七)
发信站: 哈工大紫丁香 (Fri Sep 27 20:21:20 2002) , 转信

 

黑胚：M理论的卓越成就
　　当其他类型的力不存在时，所有受引力作用的系统都会坍缩成黑洞。地球之所以没
有被它自身的重量压垮，是因为构成它的物质很硬，这硬度来源于电磁力。同样，太阳
之所以没有坍缩，也只是因为太阳内部的核反应产生了巨大的外向力。假如地球和太阳
失去这些力，就会在短短的几分钟之内收缩，且越缩越快。随着收缩，引力会增加，收
缩的速度也随之加快，从而将它们吞没在逐步上升的时空弯曲里，变成黑洞。从外部看
黑洞，那里的时间好像停止了，不会看到进一步的变化。黑洞所代表的，就是受引力作
用系统的最终平衡态，该态相当于最大的熵。尽管目前对一般的量子引力尚不明了，霍
金(StephenHawking)却利用量子论，成功地对黑洞提出了一个熵的公式。这个事实，有
时被叫做黑洞悖论。
　　在廿多岁就解决规范场量子化问题的荷兰理论物理学家胡夫特(G.t'Hooft)，曾向弦
学者提出关于弦论为何没能解决黑洞问题的质询。当时人们并不明白，这究竟是诘难，
还是鼓励？然而，在弦论演化成M理论之际，所有的疑问很快消散了。胡夫特这位物理感
觉十分敏锐的天才，在山雨欲来之际听到了雷声，但他也没能预见到，来的是何等样一
场风暴！
　　在某些情形下，Dp胚可以解释成为黑洞，或者更恰当地说是黑胚，即是任何物质(包
括光在内)都不能从中逃逸的客体。于是，开弦可以看成是有一部分隐藏在黑胚之中的闭
弦。可以将黑洞看成是由7个紧致维的黑胚构成的,从而M理论将为解决黑洞悖论提供途径
。霍金认为黑洞并不是完全黑的，它可以辐射出能量。黑洞有熵，熵是用量子态数目来
衡量的一个系统的无序程度。在M理论之前，如何清点黑洞量子态数目，人们束手无策。
斯特龙明格(AndrewStrominger)和瓦法(CumrunVafa)利用Dp胚方法，计算了黑胚中的量
子态数目。他们发现，计算所得的熵与霍金预言的完全一致。这无疑是M理论取得的又一
项卓越成就。
　　10维弦论紧致化到4维的方式有成千上万种，不同方式产生出4维世界中不同的运行
机制。于是，不信弦的人认为，这根本就没作预测。然而，在M理论中，黑胚有望解决这
一难题。现已证明，当黑胚包绕着一个洞收缩时，黑胚的质量将会消失。这一性质将对
时空本身产生绝妙的影响，它将改变经典拓扑学的法则，使得时空拓扑发生变化。一个
带有若干洞的时空，可以想象成一块沪上的早点——蜂糕。在黑胚作用下，它变成了另
一块蜂糕，即变成了另一带有不同数目洞的时空。利用这一方法，可以把所有不同的时
空联系起来。这样，对弦紧致问题的诘难，就容易解决了。M理论最终将依照某种极值原
理，选择一个稳定的时空，弦就在这个时空中生存下来。接下来便是，振动着的弦将产
生人类已知的粒子和力，也就是产生出人类所处的现实世界。
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