《宇宙的琴弦》读后感_2200字_读后感大全

《宇宙的琴弦》读后感2200字

本书作者Brian Greene是当今世界最杰出的弦理论家之一，弦理论是目前最有希望将自然界的基本粒子与四种相互作用力统一起来的理论。本书的价值在于，作者用简单易懂的语言，深入浅出，拨开了弦理论的神秘面纱，给我带来了一次愉悦的弦理论旅行，很有启发性。
爱因斯坦在生命的最后30年离一直在寻找所谓的统一理论，一个能在单独的包罗万象的协和的框架下描绘自然力的理论， 弦理论是自量子力学发现以来最重要最激动人心的理论物理学进步。
现代物理学的两大支柱是相对论与量子力学，相对论为我们从大尺度认识宇宙提供了理论框架，而量子力学帮助我们认识了微观小尺度的宇宙，但两个理论本质上却是水火不容的。不确定性原理告诉我们，当我们考察的距离越小，时间越短，宇宙会变得越疯狂。不可能同时知道基本粒子的位置和速度，意味着微观世界在本质上是混沌的。融合广义相对论和量子力学的障碍就是这些疯狂的东西。
广义相对论里空间和时间形成一个光滑弯曲的几何结构；而在量子力学中，宇宙万物，包括空间和时间，都在经历着量子涨落，而且，在越小的距离尺度上，涨落越剧烈。在普朗克尺度以下，疯狂的量子涨落打破了光滑弯曲的几何概念，也就推倒了广义相对论的基础。
为了解决广义相对论与量子力学的矛盾，人们以弦来代替点粒子的物质组成，从而发展出了能囊括一切力和物质的解释框架的弦理论。弦是构成原子的粒子的超微观组成元，弦的尺寸极小，在普朗克张力的作用下，一根典型的弦只有普朗克长度的大小，10的-33次方厘米。万物在最微观的层次上是由震动丝弦的组合构成的，粒子的质量和力荷是由弦的共振模式决定。弦的某个振动模式的能量取决与它的振幅和波长，而基本粒子的质量决定于内在弦对的振动模式的能量。所有的弦都是绝对相同的，粒子间的区别是因为各自的弦在经历着不同的共振模式，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。
我们最强大的粒子加速器所能达到的能量只有质子质量的1000倍，还不及普朗克能量的千亿分之一。所以在实验室里寻找弦理论预言的那些新粒子，离我们还遥远得很。弦理论的认识和发展可能在耗尽一代或几代物理学家的心血后，还得不到一点儿实验响应。美妙而简洁的形式，强大的囊括万物的力量，无限的预言能力，简单而自然的消除引力和量子力学矛盾的方式，弦理论的所有这一切，荡起无数人的激情，甘愿为它冒巨大的风险。
粒子的量子波长反比于它的动量，而动量大致也就是它的能量。所以，通过提高点粒子的能量，可以使它的量子波长越来越短，直观地看，高能粒子有更强的穿透能力，所以能探测更细微的特征。在考虑量子力学的条件下，持续增大弦的能量并不能持续提高它探测更精细结构的能力，这与点粒子的情形是直接对立的。
广义相对论与量子力学之间的整个矛盾却出现在普朗克长度以下的空间结构性质，在弦理论中，普朗克尺度以下的空间结构“缺陷”是没有办法暴露出来的。弦有因为两点而奇特。第一点，弦虽然在空间延展，但还是可以很好地在量子力学的框架里描述，第二点，在无数的共振模式中，有一种完全具有引力子的性质，这使得引力成为弦结构的一个天然组成部分。
宇宙的每一个电子总是永远地以固定不变的速率旋转，即自旋。对自旋来说，恰好还有一种在数学上可能的自然规律的对称性，那就是所谓的超对称性。理论分析表明，如果宇宙具有超对称性，那么每一个已知的粒子都必然有一个尚未发现的超伙伴粒子，它的自旋比已知的伙伴小半个单位。这正是超弦理论的由来。
缠绕式的运动是弦固有的可能运动形式，点粒子没有对应的状态。缠绕的弦有一个极小质量，取决于卷缩维的大小和缠绕的圈数。弦理论认为，卷缩维半径小于普朗克长度而且还在减小的管子宇宙所发生的所有物理学过程，与半径大的而且还在增大的管子宇宙所发生的过程，绝对是完全相同的！这就是说，当卷缩的空间向着普朗克尺度和更小的尺度坍缩时，弦把空间几何扭转回来，然后开始扩张。弦的均匀振动（整体滑动）所激起的能量反比于卷缩维的半径，而缠绕运动的能量正比于蜷缩维的半径。
在弦理论的基础上，科学家们发现了M理论，它具有两个基本特征；一是，M理论中宇宙是11维的，第二个特征是，不仅包含振动弦，还包含别的东西，如振动的2维薄膜，涨落的3维液滴及其它一些物质的构成元素。弦的耦合常数小于1时可以用微扰论近似分析，而弦耦合常数到底是多少至今还没有答案，是弦理论当前最重要的问题之一。I型弦理论的强耦合特征与杂化O型弦理论在小耦合常数下的特征是一致的，具有强弱对偶性。
弦理论第一次明确地在黑洞与基本粒子间建立起了直接联系，当卡-丘空间破裂并发生锥形变换时，原来大质量的黑洞会越来越轻，最后转化成一个没有质量的粒子，这就是一根以某种特别振动方式的弦。黑洞与基本粒子原来是同一弦物质的不同相，黑洞自然走进了弦理论的框架。黑洞的奇点至今还躲在弦理论之外，根本原因是弦理论太依赖于微扰分析法。
弦理论对宇宙大爆炸学说有了进一步的认识，在宇宙最初的瞬间，极高温度的“骚动”驱使所有卷缩的空间维膨胀，但遇到了在那些维上的弦的约束，从而又回到原来的普朗克尺度的半径，但绕在3维空间的弦会发生碰撞，导致弦与反弦构成对相互湮灭，不断解开弦的约束，使得那3个维能持续膨胀下去。
爱因斯坦曾生动描述过他本人对引力的追求经历：“那是在黑暗中焦虑地摸索的年月，满怀着强烈的渴望，有过信心，也有过动摇和疲惫，但最后终于看见了光明”。弦理论的发展又何尝不是这样呢？