【书  名】超弦史话

【作　者】李淼  著

【出版者】北京大学出版社

【索书号】O572.2/4012

【阅览室】自然阅览室

作者简介

    李淼，中山大学教授，中山大学天文与空间科学研究院院长。1982年毕业于北京大学，1990年于丹麦哥本哈根大学玻尔研究所获得博士学位。1990年起先后在美国加州大学圣芭芭拉分校、布朗大学任研究助理、研究助理教授，1996年在芝加哥大学费米研究所任高级研究助理。1999-2013年任中国科学院理论物理研究所研究员，2013年起任中山大学教授。现为《中国科学》（G辑）和国际刊物ModernPhysics D，Communicationin Theoretical Physics 等学术杂志的编委。在弦理论、宇宙学和粒子物理领域发表了约130篇学术论文，提出了有影响的全息暗能量模型，著有《暗能量》等学术图书。发表了超过200篇科普文章，出版《三体中的物理学》等多本科普图书，并主讲过多场科普讲座。

内容简介

    《超弦史话》从弦论和超对称萌芽时期讲起，以活泼、形象的文字，深入地介绍了弦论的发展、第一次和第二次革命，以及最新发展。其中包括了微扰弦论、各种紧化方案、超对称场论、D膜、M理论、AdS/CFT对偶、全息原理等超弦理论所蕴含的几乎所有主要方向。本书第二版对第一版做了重要修正，特别是对于超弦理论未来发展和历史地位的预言有了根本性的变化。

    《超弦史话》既是可读性强的科普著作，也能够帮助专业读者更深入地理解超弦理论。本书适合有一定理科基础的读者作为普及读物阅读，也适合超弦或量子场论、引力领域的科研工作者参考。

    自然界已发现的基本相互作用共有4种，基本粒子有夸克、轻子等费米子和传递相互作用的光子、胶子、有质量规范玻色子以及刚刚发现的希格斯粒子。这就是粒子物理标准模型加广义相对论刻画的万有引力。物质世界由基本粒子通过各种相互作用搭建而成，宏观上的运动变化都以这些为基础。然而这就是故事的全部吗？物理学家并不满足，因为高能物理、引力量子化、标准模型复杂性等还缺少解决方案。而超弦理论正是最有可能实现这一宏伟目标的理论。《超弦史话》从历史的角度切入，逐步完整展示了超弦理论深邃的美。普通读者能够从中获得愉悦，有一定物理基础的青年学子会因此爱上超弦，而超弦理论方向的专业研究者也会从中找到共鸣。如果您对理解自然充满向往，本书怎能错过？

    尼尔森个性的特别大概还在萨斯坎德之上，他似乎只有一根神经，就是物理。起码在我看来，他与人讨论或聊天的方式奇怪之极，很不容易把握他说的是什么。我在玻尔研究所时，由于是一个人，往往在所里待到深夜。他当然比我大很多，有一个女友，南斯拉夫人。他不管这些，每天在所里待得比我还晚。有时在休息室喝咖啡遇到他，不免坐下聊天。虽然我只听得懂他所讲物理的百分之二十到三十，出于礼貌，也频频点头。听他讨论物理，对人有催眠作用。

    尼尔森的特点是绝不研究潮流问题。由于他的很多想法和见解非常独特，知道他的人都非常尊重他。多年来，他的一个主要想法是，在最微观的层次上，物理的定律是随机的，而我们看到的规律是重正化群向一个不动点流动的结果。这当然与弦论背道而驰。

    再回到弦论本身上来。尽管散射振幅的计算技术在早期已发展得相当成熟，但一些重要的基本东西是相对晚些时候才被发现的，如玻色弦只在26维才有可能是自洽的，在另外的任何维数中，洛伦兹对称总是被破坏。原因是，自旋为2的粒子及其同伴的质量不为零，但粒子数目要小于有质量的粒子应有的数目。只有在26维中，这些粒子才是无质量的。

    在弦论的早期，最令人困惑的问题是弦的基态和时空的维数。弦的基态质量由雷吉轨迹公式中的一个常数，即所谓的截距（intercept）来决定。在雷吉轨迹公式的左边是质量的平方，右边是对应这个质量的最大的自旋，再加上这个截距。还有一个带质量平方量纲的常数，与弦的张力成正比。截距是时空维度的函数，通常是负的，所以玻色弦的基态的质量平方是负的，也就是快子，说明所谓的真空是不稳定的——真空的“激发态”中包括随时间成指数增长的模。

    当时空维度恰为2时，所谓的快子变成零质量的粒子。在这个2维的玻色弦中，可被激发的粒子就是这个无质量的“快子”，所以这个弦理论很简单。在早期，由于有很多事情要做，并没有人来注意这个2维的弦理论。直到1989年，当其他的研究放慢时，人们才投入极大的精力来研究这个玩具模型，这是后话。