电子可能是一根振动着的小弦

最近100多年，绝大多数物理学都认为，电子是粒子，是一个点，一个小不点。可是，在20世纪末，忽然有人创造了一种新理论，说电子不是点粒子，而是一根振动着的小弦。

说起弦，常常会联想到胡琴、小提琴上的弦，演奏每根弦可以发出不同的声音，演奏同一个音符C，胡琴的声音和小提琴的声音是不同的。

在微观世界里，不仅电子是一根振动的小弦，而且质子和夸克等微小的粒子也都是由弦构成的。2个或3个夸克之间相互作用，就好像是用橡皮筋连接在一起，运动起来就像一根振动的弦。

这些说法来自新理论：超弦。在这个理论中，电子、质子、夸克等等粒子都是由弦构成的，意思是说，构成物质的基本单元是“弦”。不存在很多种弦，只有一类弦。一类弦可以完成不同模式的运动，就像乐器中一根弦可以奏出不同的声音那样，形成了各种不同的物质。

听了这些话，第一印象是难以理解，玄而又玄，但却是超乎寻常，令人相信这是合乎科学发展的逻辑。

17世纪，牛顿发现了万有引力，完满地解释了苹果为什么落在地上，月球为什么会绕着地球转。到了20世纪，科学研究的对象不再是看得见的苹果、月球和地球，而是电子、中子、质子和众多看不见的微小粒子，仅仅依靠万有引力已经不够了。于是出现爱因斯坦的相对论和量子力学。这两种学说都被证明是正确的，却又往往是各说各的，互不相容，说不到一块。

长期以来——整个20世纪，有一个问题最让物理学家头痛：如果把电子看作点粒子，认真计算它的电场和引力场，就会计算出电场和引力场都存在着无穷大的能量。显然，这是不可能的。用量子力学来计算，又看到电子的图像有些模糊，世界上的一切都变得模糊起来。

尽管头痛，物理学家还是找到了一种理论：超弦。在超弦理论中，电子不再是点粒子，它是一根振动着的小弦，这就解决了电子能量无穷大的问题。实际上，所有的基本粒子都存在着与电子相类似的问题，超弦理论能够干净利索地处理所有基本粒子的相互作用和无穷大问题。

许多物理学家都认为，超弦理论，实现了理论大统一，是一种包罗万象的理论。新闻媒体发表消息说：物理学迎来了第三次大革命。

超弦理论的问世，也给我们留下了一些难以想象的问题。生活经验告诉我们，我们生活在四维时空之间。时空，也就是时间和空间。计算一间房屋的空间，只需要知道长、宽、高3个数就够了。这是一个三维空间，大到宇宙空间也是三维，时间算一维，就成了四维时空。可是，超弦理论要求有一个十维时空的背景。你能想象得出来，那多出来的六维时空是个什么样子吗？

什么样子？

这是目前不知道的问题。在现实生活中，我们只能感受到四维时空——4个自由度，而那多出来的6个自由度卷缩起来了。

怎么理解“卷缩”，有一个很好的例子。有根软水管放在地上，远远看去，水管就像一条弯弯的曲线，P点只是一个点，它是一个自由度；走近再仔细看的时候，却是绕着管子的一个环。因此，我们在生活中看到的点，实际上是另一个空间轴上的小环。

多出来的6个自由度就那么自动卷缩了。再说，这些自由度都非常细微，你是看不到、感受不到的。

我们生活在三维空间之中，这是一个大而开放的空间。超弦理论中那些多出的维数卷成的小环有多大呢？或者再问，既然电子是根振动的弦，这根弦又有多大呢？

弦没有任何内部结构，科学家相信，弦的大小是1/100000000000000000000000000000000厘米。

分子是1厘米，分母是个33位数，我们很难想象这是多么小，只能做一些比较。原子够小的了吧，原子核比原子要小得多，弦大约是一个原子核的十万亿亿分之一。拿原子核与弦相比，相当于太阳系与一个原子相比。这大概是比较形象的描绘了。

由此又引出一个问题来，将来有一天，我们会不会拥有先进的仪器，能够直接观测到弦呢？

回答是原则上可以，现在却不行。

“原则上可以”的意思是说，可以造一个大的加速器，比现有的加速器快10倍的加速，就可以观测到令人感兴趣的弦。“现在不行”的意思是说拿不出那么多钱来，需要的钱是一个天文数字，即使把所有的国家的钱加在一起也还是不够。

这两句话明确告诉我们，超弦理论到目前为止仍然是一种理论，暂时得不到验证。没有观测数据，理论是不是可靠，这就包含着风险，这当中包含着的未知因素无疑是很多的。

科学家仍然在研究超弦理论，目的就是要把未知变已知，把不知道变成知道。