對偶性 (弦論)和超弦理論

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對偶性 (弦論)和超弦理論之间的区别

對偶性 (弦論) vs. 超弦理論

弦論中的對偶性（duality），是指弦論中的是兩個看似不相同的理論，實際上是等價的。所謂等價，意思是即使兩個理論對實驗本身的物理描述可能完全不同，兩個理論對所有可以測量的值都有相等的預測。. 超弦理论（Superstring Theory），属于弦理论的一种，有五個不同的超弦理論，也指狭义的弦理论。是一種引進了超對稱的弦論，其中指物質的基石為十維時空中的弦。.

弦理論

弦理論，又稱弦論，是发展中理論物理學的一支，结合量子力学和广义相对论为万有理论。弦理論用一段段“能量弦線”作最基本單位以说明宇宙里所有微观粒子如電子、夸克、微中子都由這一維的“能量線”所組成；換而言之，弦論主張「弦」以不同的振動模式對應到自然界的各種基本粒子。 較早時期所建立的粒子學說則是認為所有物質是由零維的點粒子所組成，也是目前廣為接受的物理模型，也很成功的解釋和預測相當多的物理現象和問題，但是此理論所根據的粒子模型卻遇到一些無法解釋的問題。比較起來，弦理論的基礎是波動模型，因此能夠避開前一種理論所遇到的問題。更深的弦理論學說不只是描述弦狀物體，還包含了點狀、薄膜狀物體，更高維度的空間，甚至平行宇宙。弦理論目前尚未能做出可以實驗驗證的準確預測。.

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第二型弦理論

II型弦論主要有兩種類型：.

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超对称

超对称是费米子和玻色子之间的一种對稱性，该对称性至今在自然界中尚未被观测到。物理学家认为这种对称性是自发破缺的。大型強子對撞機將會驗證粒子是否有相對應的超對稱粒子這個疑問。 超對稱模型能解決三個難題：.

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量子力学

量子力学（quantum mechanics）是物理學的分支，主要描写微观的事物，与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱，许多物理学理论和科学，如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的學科，都是以其为基础。 19世紀末，人們發現舊有的經典理論無法解釋微观系统，於是經由物理學家的努力，在20世紀初創立量子力学，解釋了這些現象。量子力學從根本上改變人類對物質結構及其相互作用的理解。除透过广义相对论描写的引力外，迄今所有基本相互作用均可以在量子力学的框架内描述（量子场论）。 愛因斯坦可能是在科學文獻中最先給出術語「量子力學」的物理學者。.

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M理论

M理論（M-theory）是物理學中將各種相容形式的超弦理論統一起來的理論。此理論最早由愛德華·威滕於1995年春季在南加州大學舉行的一次弦理論会议中提出。威滕的報告啟動了一股研究弦理論的熱潮，被稱為。 弦理論學者在威滕的報告之前已經識別出五種不同的超弦理論。儘管這些理論看上去似乎非常不一樣，但多位物理學家的研究指出這些理論有着微妙且有意義的關係。特別而言，物理學家們發現這些看起來相異的理論其實可以透過兩種分別稱為S對偶和T對偶的數學變換所統合。威滕的猜想有一部份是基於這些對偶的存在，另有一部份則是基於弦理論與11維超重力場論的關係。 儘管尚未發現M理論的完整表述，這種理論應該能夠描述叫膜的二維及五維物體，而且也應該能描述低能量下的11維超引力。現今表述M理論的嘗試一般都是基於矩陣理論或AdS/CFT對偶。威滕表示根據個人喜好M應該代表Magic（魔術理論）、Mystery（神秘理論）或Membrane（膜理論），但應該要等到理論更基礎的表述出現後才能決定這個命名的真正意義。 有關M理論數學架構的研究已經在物理和數學領域產生了多個重要的理論成果。弦理論學界推測，M理論有可能為研發統合所有自然基本力的統一理論提供理論框架。當嘗試把M理論與實驗聯繫起來時，弦理論學者一般會專注於使用額外維度緊緻化來建構人們所處的四維世界候選模型，但是到目前為止，物理學界還未能證實這些模型是否能產生出人們所能觀測到（例如在大型強子對撞機中）的物理現象。.

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S對偶

S對偶是弦論中的一種對偶性。它將一種理論的強耦合極限與另一種理論的弱耦合極限聯繫起來，因此又稱為強弱對偶性。舉例來說，O型雜弦和I型弦在10維時空就有S對偶性。這意味著O型雜弦的強耦合極限就是I型弦論的弱耦合極限，反之亦然。尋求強弱耦合對偶性的證據的方法之一是比較每種物理圖景的輕態譜，看看兩者是否一致。比如I型弦論的 D弦態在弱耦合時較重而在強耦合時較輕。這種D弦與O型雜弦的世界面傳播同樣的輕態場。於是當I型弦論的D弦因很強的耦合而變得很輕時，我們就看到上述雜化弦描述的卻是弱耦合的情形。 10維時空中還有一種S對偶，那就是IIB 型弦論的自身對偶性。IIB 型弦的強耦合極限也是IIB 型弦論的另外一種弱耦合極限。IIB型弦論中也含一種D弦(這種D弦比I型弦論的D弦具有更多種類的超對稱，因而具有不同的物理圖景。)且這種D 弦在強耦合下變成輕態。不過這種D弦看上去卻像是IIB型弦論的另一種基本弦。在IIB型弦論中，運動的能量方程有兩種廣義解：D弦和F弦。D弦在強耦合下同了弱耦合下的F弦，這就是所謂的IIB型弦論的自身對偶性。.

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T對偶

T對偶是弦論中的一種對偶性，適用於弦論的九維空間中，把緊致空間半徑為R的理論與緊致空間半徑為1/R的理論聯繫起來。於是當在一種理論的物理圖景中有一維度被捲縮成圓形空間時，在另外一種理論的物理圖景中則有某一維度位於半徑很大的圓上(這一維度基本上未被緊致化)。然而這兩種理論描述的卻是同樣的物理圖景。 IIA型弦和IIB型弦理論是以T對偶性相聯繫的，而O型雜弦和E型雜弦也是以T對偶性相聯繫的。.

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U對偶

没有描述。

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