什么是宇宙弦？

1. 什么是宇宙弦？

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2. 宇宙弦的解释

不论宇宙弦是否存在，用它对宇宙结构进行阐述却很圆满。包括物理学家、天文学家极为头痛的新发现的各种复杂的天体结构，似乎都可以一下子解释清楚。恐怕这也是物理学家对宇宙弦报以极高热情的原因之一。宇宙弦诞生于大爆炸时刻的高温相变。在宇宙大爆炸初期，由于压力太大，物质还不能有所聚集。大爆炸后的第一万年，宇宙还是由宇宙弦网以及均匀分布的辐射和物质构成其格局，环形弦还不足以把物质吸引到它周围。但是，在一万年后，压力急剧下降，物质也开始聚集，此时宇宙弦的能量比刚形成时少了，这是由于辐射引力波而失去一些能量，但是弦的密度比其它物质下降要慢得多。宇宙弦圈吸集物质的质量与它本身的质量成正比，因此较小的弦圈吸集相对较少的物质；较大的弦圈不仅吸集更多的物质，而且将较小的弦圈也吸集到它周围。这样，较小的弦圈形成星系，较大的弦圈就形成星系团，甚至更大尺度的集团结构。这样以宇宙弦为基础的宇宙模型，就能预言星系和星系团的数量和结构。宇宙弦是在大爆炸的高温相变的一瞬间形成的，宇宙弦网的布局结构应该在宇宙天体的各种结构中得到反映。用它也就很容易地解释了空洞、星系链和片状结构等，而这些都是大爆炸宇宙模型难于解释的问题。

3. 什么是宇宙弦?

近300年来的科学发展仅仅揭开了宇宙的一小块神秘面纱。在17世纪，牛顿通过一个落地的苹果发现了地球引力的存在，提出了万有引力的学说。200年后，法拉第和麦克斯韦发现电流会产生磁场，运动的磁场可以产生电流，建立了电磁体系。到了20世纪，爱因斯坦的科学研究发现并证明了空间、时间和引力紧紧结合在一起，你不能够仅仅单独拎出一项来研究。爱因斯坦毕生的梦想就是提出一个能将力学与电磁学完整协调统一在一起，并能解释物理领域的所有现象的理论。很遗憾的是，他没能完成。 科学家想象中的宇宙弦 直到20世纪80年代，弦论爆炸般地登上了理论物理学的舞台，使物理学的统一不再是一个遥不可及的神话。弦论是目前最流行的理论，如果弦论真的被证明了，基本粒子和引力就能统一起来，我们知道的所有理论都能在它的理论支持下完美地被解释，并遵循所有的物理法则，人们对宇宙的认识将会更进一层。为什么会有重力，为什么电子有质量，为什么电子和质子的质量比是1：1864。人们将不再对这些问题毫无头绪。 弦论就像它的字面意思一样，它的基本观点是，所有的基本粒子其实是一种物质在不同状态下的表现，这种基本物质是：弦。这是怎么意思呢？比如说电子，这种基本粒子是没有内部构造的一个点，一个点除了移动可以产生任何现象。如果从弦论来看，微观世界里的电子并不仅仅是一个点，而是一个微小的极细的闭合弦。弦可以以不同方式震荡，就像小提琴的弦在不同的振动下会发出不同音调的声音一样，弦的不同震荡会使其表现出各种形态的粒子。当它以一种形式震荡时，表现的是电子的形态，而如果以另一种形式震荡，则表现中子的形态，或是夸克，或是其他。弦论的先锋物理学家们还认为，弦的震荡可以产生力的作用，这就使力学与量子力学统一起来。 那么宇宙弦呢？科学家们认为，宇宙弦是宇宙的遗迹，在宇宙大爆炸之初的极短瞬间形成，过程类似于“结晶”。在大爆炸的那一瞬间，宇宙空间本身变成由弦状物质组成的间断立体面。这样想象可以帮助你更好地理解，池塘的表面开始结冰，每一块冰都在不断膨胀、扩散，直到它们碰撞上其他冰块才停止，这些冰块的模样就像闭合的弦一样。宇宙弦的产生可以认为是宇宙大爆炸后宇宙空间的冷却。一些宇宙学家们认为空间也有自己的纹理，由弦或其他纹理构成，当宇宙中的物质冷却下来，就形成了星系。 但我们并不能直接看见这些弦，它们距离我们有数十亿光年。我们仅仅可以通过对宇宙微波、射线、引力辐射的精密测量，寻找证据来证明它们存在。宇宙弦也是解释宇宙射线的最好理论。 这些弦在整个宇宙中交织，比一粒原子更细，有巨大的密度（在巨大的压力之下）。这意味着它们将会对经过的任何东西产生相当大的引力，使在宇宙弦上的东西能以超速行进。因此，有人提出，将两根宇宙弦拉近到一起或将一根宇宙弦靠近黑洞，就可能将空间和时间压缩到足够的极限，从而产生封闭类时曲线，实现时间旅行。 弦论不仅吸引了大量的物理学家，还使很多数学家也痴迷不已。它开拓了数学研究的新领域，使科学家们百思不得其解的关口豁然开朗。但是，宇宙弦的理论还远远只是冰山一角，一种理论必须通过实验才能得到最后的论证，要证实它，人们还有一段相当漫长的路要走。

4. 宇宙弦到底是什么

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5. 什么是宇宙弦？

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6. 什么是宇宙弦?

宇宙弦（Cosmic string）是假设性的、理论上可能存在的时空。假设宇宙弦是成立的，在不同时空产生第一阶段变化时，在域边界取得了的两个地区之间的那个“弦”。这有点类似于界限之间形成晶体颗粒，在凝固的液体，或裂缝形成时，水冻结成冰。在我们的宇宙，如相变化可能发生在早期作为宇宙的形成。 它应出现于宇宙极早期时间，在大爆炸之初，0秒到1秒之间的极短瞬间。

此种物质的形态可能为封闭的环，可作弦式振荡，所以取名宇宙弦。宇宙弦这一物理概念是1981年维伦金等人提出来的，他们认为，宇宙大爆炸所产生的出威力应该形成无数细而长且能量高度集聚的管子。这种管子便被叫做宇弦。理论工作者赋予宇宙弦的性质是异乎寻常的。它有点儿象蜘蛛丝，但远比原子还细。你可以穿过它走路而绝不会发现它。但是，一厘米的宇宙弦比整座喜马拉雅山的质量还要大，而且质量是可变的，完全取决于其张力：拉的越长，绷的越紧，质量越大。它的强度也极大。宇宙弦的活动与其临近的天体、宇宙膨胀密切相关。

宇宙弦是一个假设性的一维拓扑缺陷，在面料的时空。宇宙弦是假设成立时，不同地区的时空中进行第一阶段的变化，取得了域边界的两个地区之间见面时的。这有点类似于界限之间形成晶体颗粒，在凝固的液体，或裂缝形成时，水冻结成冰。在案件我们的宇宙，如相变化可能发生在早期作为宇宙的形成。

理论家赋予宇宙弦的另一个奇特的性质就是：要么伸展到无穷远处，要么形成闭合的无终点的环圈。

物理学家一直认为自然界有对称,例如亏子与轻子也是三族,又或正反粒子,CPT守衡等等.但物理界并不如我们所想般对称,如CP不守衡,而最大之不对称(asymmetry)是费米子及玻色子之自旋性,费米子要自旋两个圈才可见回原本景象,而玻色子只需自旋一个圈。

物理学家建立了N=8的“超对称理论”(Supersymmetry / SUSY)统一费米子与玻色子,那是认为这个宇宙除了四维之外,还有四维,这个八维宇宙叫超空间(superspace),然而这额外的四维不可被理解为时间抑或空间,八维宇宙是由费米子居住,物质可透过自旋由四维空间转入费米子居住之八维,又可由八维转回四维,即玻色子可换成费米子,费米子可转换成玻色子,它们没有分别,我们之所以看到它们自旋不同只不过是我们局限于四维而看不到八维的一个假象。

我打个比喻,如果你在地球上只会感同到三维(上下前后左右),我们虽然知道时间之存在,然而我们眼睛看不到,眼睛只帮我们分析三维系统,然而有可能这个世界是八维,而因为眼睛只可分辨三维而你无法得知。

科学家称这些一对之粒子为超对称伙伴(supersymmetric partner),如重力微子(gravitino),光微子(photino),胶微子(gluino),而费米子之伙伴叫超粒子(sparticle),只不过是在费米子前面加一个s,如超电子(selectron).可是我们知道费米子无论怎样转也转不出玻色子,亦没有发现费米子或玻色子转出来的超对称伙伴,例如电子就不是由任何已知玻色子转出来,假如每一玻色子或费米子都有其超对称伙伴,世界上之粒子数将会是现在的两倍。

有认为超对称伙伴质量比原本粒子高很多倍,只存在于高能量状态,我们处于安静宇宙是不能够被看见,只有在极稀有的情形下,超对称伙伴会衰变成普通的费米子及玻色子,当然我们尚未探测到超对称伙伴,否则就哄动啰! 

然而在超对称理论背后,弦理论(strange theory)正慢慢崛起,它也是为了统一费米子玻色子.弦理论认为这个世界无论玻色子抑或费米子都是由一样东西－弦(string)所组成,弦就像一条绳子,不过事实上它们真的太小向前地,故它们形成粒状的粒子 

起初物理学家认为闭弦理论必须是十维,因为只有十维的闭弦理论方可被重正则化(Renormalization),重正则化是物理学家为解决量子电动力学中出现'无限'所用的一个巧妙手法,其中多个无限项问题都与自我作用(self-interation)有关,我举一个电子与电磁场之无限项例子: 

电磁力之影响范围遵从平方反比定律,即1除距离之平方,电子与自己的距离是0,故影响自己之范围是1除0,等于无限,由于E=mc2,故电子质量岂非无限大!那和观察结果不乎.重正则化利用无限减无限得有限之方法计出电子质量(因为有限加无限也是无限)。

荷兰物理学家Hendrik Kramers认为电子之质量是由两个质量-bare mass及infinite mass组成,利用麦斯威尔方程(Maxwell Equation)计出另一个电子质量,又是无限,用第二个质量减第一个质量,剩下的就是bare mass,即电子正常质量。

当然那不是样样东西都可以重正则化,你要好巧妙地把式定成:(无限)-(无限+少少)=(少少),否则答案会是零,或答案尚是无限,最成功的例子是利用重正则化解释兰伯移动(Lamb Shift),兰伯移动解释在一条轨道上之两粒不同态之粒子(旋上旋下)能量有少许分别,所以旋上电子变成旋下电子会放出21.11cm微波辐射. 
事实上现今物理学上一个理论是否可行完全要看它是否可以被重正则化。

7. 什么是宇宙弦？

近300年来的科学发展仅仅揭开了宇宙的一小块神秘面纱。在17世纪，牛顿通过一个落地的苹果发现了地球引力的存在，提出了万有引力的学说。200年后，法拉第和麦克斯韦发现电流会产生磁场，运动的磁场可以产生电流，建立了电磁体系。到了20世纪，爱因斯坦的科学研究发现并证明了空间、时间和引力紧紧结合在一起，你不能够仅仅单独拎出一项来研究。爱因斯坦毕生的梦想就是提出一个能将力学与电磁学完整协调统一在一起，并能解释物理领域的所有现象的理论。很遗憾的是，他没能完成。
NASA科学家想象中的宇宙弦直到20世纪80年代，弦论爆炸般地登上了理论物理学的舞台，使物理学的统一不再是一个遥不可及的神话。弦论是目前最流行的理论，如果弦论真的被证明了，基本粒子和引力就能统一起来，我们知道的所有理论都能在它的理论支持下完美地被解释，并遵循所有的物理法则，人们对宇宙的认识将会更进一层。为什么会有重力，为什么电子有质量，为什么电子和质子的质量比是1：1864。人们将不再对这些问题毫无头绪。弦论就像它的字面意思一样，它的基本观点是，所有的基本粒子其实是一种物质在不同状态下的表现，这种基本物质是：弦。这是怎么意思呢？比如说电子，这种基本粒子是没有内部构造的一个点，一个点除了移动可以产生任何现象。如果从弦论来看，微观世界里的电子并不仅仅是一个点，而是一个微小的极细的闭合弦。弦可以以不同方式震荡，就像小提琴的弦在不同的振动下会发出不同音调的声音一样，弦的不同震荡会使其表现出各种形态的粒子。当它以一种形式震荡时，表现的是电子的形态，而如果以另一种形式震荡，则表现中子的形态，或是夸克，或是其他。弦论的先锋物理学家们还认为，弦的震荡可以产生力的作用，这就使力学与量子力学统一起来。那么宇宙弦呢？科学家们认为，宇宙弦是宇宙的遗迹，在宇宙大爆炸之初的极短瞬间形成，过程类似于“结晶”。在大爆炸的那一瞬间，宇宙空间本身变成由弦状物质组成的间断立体面。这样想象可以帮助你更好地理解，池塘的表面开始结冰，每一块冰都在不断膨胀、扩散，直到它们碰撞上其他冰块才停止，这些冰块的模样就像闭合的弦一样。宇宙弦的产生可以认为是宇宙大爆炸后宇宙空间的冷却。一些宇宙学家们认为空间也有自己的纹理，由弦或其他纹理构成，当宇宙中的物质冷却下来，就形成了星系。但我们并不能直接看见这些弦，它们距离我们有数十亿光年。我们仅仅可以通过对宇宙微波、射线、引力辐射的精密测量，寻找证据来证明它们存在。宇宙弦也是解释宇宙射线的最好理论。这些弦在整个宇宙中交织，比一粒原子更细，有巨大的密度（在巨大的压力之下）。这意味着它们将会对经过的任何东西产生相当大的引力，使在宇宙弦上的东西能以超速行进。因此，有人提出，将两根宇宙弦拉近到一起或将一根宇宙弦靠近黑洞，就可能将空间和时间压缩到足够的极限，从而产生封闭类时曲线，实现时间旅行。弦论不仅吸引了大量的物理学家，还使很多数学家也痴迷不已。它开拓了数学研究的新领域，使科学家们百思不得其解的关口豁然开朗。但是，宇宙弦的理论还远远只是冰山一角，一种理论必须通过实验才能得到最后的论证，要证实它，人们还有一段相当漫长的路要走。了解更多有关宇宙弦的理论，请继续阅读下节。

8. 宇宙弦究竟指的是什么？怎样理解宇宙弦？

宇宙弦是弦论里面的名词:
弦论，即弦理论（string theory），是理论物理的一个分支学科。弦论的一个基本观点是，自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子，而是很小很小的线状的“弦”（包括有端点的“开弦”和圈状的“闭弦”或闭合弦）。弦论中的弦尺度非常小，但操控它们性质的基本原理预言，存在着几种尺度较大的薄膜状物体，后者被简称为“膜”。直观的说，我们所处的宇宙空间可能是9+1维时空中的D3膜。弦论是现在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。弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子。
如果想要知道更多，推荐自行寻找弦论(或者M论)的相关科普书或者纪录片。
望采纳，谢谢