凡人修行-知天，宇宙星空(二)

虫洞喷发说

虫洞喷发说认为：我们现在所生存的宇宙起源于一次时空之门的开启。在许许多多平行宇宙中，有一个极其普通的平行宇宙，在这个宇宙中，质量最大的一个黑洞的不断地吞噬宇宙中的其他天体，它的质量不断增大，大到其万有引力可以摧毁一切物质形态，首先将其核心变为能量体，能量逐渐积蓄，最终冲破其外壳，向外释放能量，形成虫洞，时空之门打开。当能量释放完全后，虫洞停止喷发，时空之门关闭。而喷出来的高能粒子，经过漫长的演变后，形成了我们现在所生存的宇宙；那个喷发的虫洞则变为先前那个平行宇宙中的一个普通的天体，这也是我们不能找到宇宙的中心的原因。

大统一理论（grand unified theories，GUTs），简称GUT，又称为万物之理，由于微观粒子之间仅存在四种相互作用力，万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力。理论上宇宙间所有现象都可以用这四种作用力来解释。通过进一步研究四种作用力之间联系与统一，寻找能统一说明四种相互作用力的理论或模型称为大统一理论。

大统一理论尚未得到最后验证，而且霍金在《时间简史》中也指出，也许会发现大统一理论。但这个大统一理论并不是爱因斯坦最初想的大统一理论，因为不可能通过一个简单美妙的公式来描述和预测宇宙中的每一件事情，毕竟宇宙是确定性和不确定性相互统一。

弦理论（string theory）是理论物理学上的一门学说。弦论的一个基本观点就是，自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的粒子。这些看起来像粒子的东西实际上都是很小很小的弦的闭合圈（称为闭合弦或闭弦），闭弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子。弦论是最有希望将自然界的基本粒子和四种相互作用力统一起来的理论。

超弦理论

弦理论的一种，是一种引进了超对称的弦论，其中指物质的基石为十维时空中的弦。

弦理论认为：宇宙的基本单元不是粒子，是因为弦在空间运动，才产生了各种粒子。各种不同的粒子只不过是弦的不同振动模式而已。世界中所发生的一切相互作用，所有的物质和能量，都可以用弦的分裂和结合来解释。

依照弦理论，每种基本粒子所表现的性质都源自它内部弦的不同的振动模式。每个基本粒子都由一根弦组成，而所有的弦都是绝对相同的。不同的基本粒子实际上是在相同的弦上弹奏着不同的“音调”。由无数这样振动着的弦组成的宇宙，就像一支伟大的交响曲。

在量子理论中，每一个粒子还具有波的特性，这就是波粒二象性，粒子的波动性就是由弦的振动产生的。

弦本身很简单，只是一根极微小的线，弦可以闭合成圈（闭弦），也可以打开像头发（开弦）。一根弦还能分解成更细小的弦，也能与别的弦碰撞构成更长的弦。例如，一根开弦可以分裂成两根小的开弦；也可以形成一根开弦和一根闭弦；一根闭弦可以分裂成两个小的闭弦；两根弦碰撞可以产生两个新的弦。

在此我们不得不提到超弦理论成功地解释了黑洞的熵和辐射，这是第一次从微观理论出发，利用统计物理和量子力学的基本原理，严格导出了宏观物体黑洞的熵和辐射公式，毫无疑问地证明了超弦理论是一个关于引力和其他相互作用力的正确理论。

M理论

作为“物理的终极理论”而提议的理论，M理论希望能藉由单一个理论来解释所有物质与能源的本质与交互关系。其结合了五种超弦理论和十一维空间的超引力理论。为了充分了解它，爱德华·威滕博士认为需要发明新的数学工具。1984至1985年，弦理论发生第一次革命，其核心是发现“反常自由”的统一理论；1994至1995年，弦理论又发生既外向又内在的第二次革命，弦理论演变成M理论。 [1] 由于弦革命的巨大影响力，其主要研究者爱德华·威滕(Edward Witten)被美国《生活》周刊评为二战后排名第六的“最有影响的人物”。m理论 [2] 最核心的内容是多维空间 [3] 。理论物理最终被几何与数论纳入数学体系，这是因为重大数论问题联合表示m理论。

经过人们的研究发现，在十维空间中，实际上有5种自洽的超弦理论，它们分别是两个IIA和IIB，一个规范为Apin(32)/Z2的杂化弦理论，一个规范群为E8×E8的杂化弦理论和一个规范为SO（32）的I型弦理论。对一个统一理论来说，5种可能性还是稍嫌多了一些。因此，过去一直有一些从更一般的理论导出这些超弦理论的尝试，但直到1995年人们才得到一个比较完美的关于这5种超弦理论统一的图像

将5种超弦理论和十一维超引力统一到M理论无疑是成功的，但同时也向人们提出了更大的挑战。M理论在提出时并没有一个严格的数学表述，因此寻找M理论的数学表述和仔细研究M理论的性质就成了这一时期理论物理研究热点。

道格拉斯（Douglas，MR）等人仔细研究了D－膜的性质，发现了在极短距离下，D－膜间的相互作用可以完全由规范理论来描述，这些相互作用也包括引力相互作用。因此，极短距离下的引力相互作用实际上是规范理论的量子效应。基于这些结果，班克（Banks，T）等人提出了用零维D－膜（也称点D－膜）作为基本自由度的M理论的一种基本表述－－矩阵理论。

张膜理论

膜理论是弦理论的扩充，膜理论揭示了弦理论的第10维空间方向，其最大维度是11维。张膜理论或膜理论认为人们直接观测所及的好似无边的宇宙是高维时空中的一个四维超曲面，就像薄薄的一层膜。膜理论使一些原本难以计算的东西可以用弦论工具来做严格的计算了。

这一理论由霍金发扬光大，以下的霍金公众演讲《膜的新世界》详细阐述了此思想。

矩阵理论

矩阵理论是M理论的非微扰的拉氏量表述，这一表述要求选取光锥坐标系和真空背景至少有6个渐近平坦的方向。利用这一表述已经证明了许多偶性猜测，得到了一类新的没有引力相互作用的具有洛仑兹不变的理论。如果我们将注意力放在能量为1/N量级的态（N为矩阵的行数或列数），在N趋于无穷大的极限下，可以导出一类通常的规范场理论。许多迹象表明，在大N极限下，理论将变得更简单，许多有限N下的自由度将不与物理的自由度耦合，因而可以完全忽略。所有这些结论都是在光锥坐标系和有限N下得到的，可以预期一个明显洛仑兹不变的表述将是研究上述问题极有力的工具。