 《三思科学》电子杂志
2002年第1期 总第7期
2002年1月1日
目 录
封面
封面故事
[柯南]侧耳倾听
新闻
[柯南]2001年的故事
[柯南]追寻吉普赛人的身世
[柯南]太空甜点
[碧声]生命之书第三章
[碧声]海怪的传说与现实
[春上莱茵早]希格斯玻色子：
也许我不是天使
求知
[异调]联合起来，变得虚弱(上)
[逍遥]是是非非拉马克
[九歌]病毒从何而来？
[九歌]生物学性状都是由基因
决定的吗？
[李淼]弦论通俗演义(一)
弦论通俗演义(二)
译述
自然：业余物候学爱好者初露头角
观点
[落雪]"李森科学派"真的存在过吗?
[小茜]浅谈"安乐死"
历史
[异调]ENIGMA的兴亡(三下)
[小江]肝脏移植简史
书评
[一笑]《惊人的假说——灵魂
的科学探索》读书笔记(二)
辨伪
[方舟子]迷雾笼罩的51号地区
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三思言论集
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弦论通俗演义（二）
 李淼
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第二节
另外一个对对偶性做出很大贡献的人是洛特格斯大学(Rutgers
University) 新高能物理理论组的塞伯格 （Nathan Seiberg）。他也
是1989～1992之间研究两维弦论又叫老的矩阵模型非常活跃的人
物之一。然而他见机较早，回到矩阵模型发现以前第一次超弦革
命后的遗留问题之一，超对称及超对称如何破坏的问题。这里每
一个专业名词都需要整整一章来解释，我们暂时存疑留下每一个
重要词汇在将来适当的时候再略加解释。弦论中超对称无处不在，
如何有效地破坏超对称是将弦论与粒子物理衔接起来的最为重要
的问题。塞伯格在1993～1994之间的突破是，他非常有效地利用
超对称来限制场论中的量子行为，在许多情形下获得了严格结果。
这些结果从量子场论的角度来看几乎是不可能的。
科学史上最不可思议的事情之一是起先对某种想法反对最烈
或怀疑最深的人后来反而成为对此想法的发展推动最大的人。威
顿此时成为这样的人，这在他来说不是第一次也不是最后一次。
所谓塞伯格-威顿理论将超对称和对偶性结合起来，一下子得到
自有四维量子场论以来最为动人的结果。这件事发生在1994年夏
天。塞伯格飞到当时正在亚斯本（Aspen）物理中心进行的超对
称讲习班传播这些结果，而他本来并没有计划参加这个讲习班。
纽约时报也不失时机地以几乎一个版面报导了这个消息。这是一
个自第一次弦论革命以来近十年中的重大突破。这个突破的感染
力慢慢扩散开来，大多数人的反应是从不相信到半信半疑，直至
身不由己地卷入随之而来的量子场论和弦论长达4年的革命。很
多人记得从94年夏到95年春，洛斯阿拉莫斯 hep-th 专门张贴高
能物理理论文的电子“档案馆”多了很多推广和应用塞伯格-威
顿理论的文章，平淡冷落的理论界开始复苏。塞伯格和威顿后来
以此项工作获得1998年度美国物理学会的海因曼奖。
真正富于戏剧性的场面发生在次年的三月份。从八十年代末
开始，弦的国际研究界每年召开为期一个星期的会议。会议地点
每年不尽相同，第一次会议在德克萨斯A&M大学召开。九三年的
会议转到了南加州大学。威顿出人意料地报告了他的关于弦论对
偶性的工作。在这个工作中他系统地研究了弦论中的各种对偶性，
澄清过去的一些错误的猜测，也提出一些新的猜测。他的报告震
动了参加会议的大多数人，在接着的塞伯格的报告中，塞伯格在
一开始是这样评价威顿的工作的：“与威顿刚才报告的工作相比，
我只配做一个卡车司机”。然而他报告的工作是关于不同超对称
规范理论之间的对偶性，后来被称为塞伯格对偶，也是相当重要
的工作。史瓦兹在接着的报告中说：“如果塞伯格只配做卡车司
机，我应当去搞一辆三轮车来”。他则报告了与森的工作有关的
新工作。
95年是令弦论界异常兴奋的一年。一个接一个令人大开眼界
的发现接踵而来。施特劳明格 (Andrew Strominger) 在上半年发现
塞伯格－威顿94年的结果可以用来解释超弦中具有不同拓扑的空
间之间的相变，从而把看起来完全不同的“真空”态连结起来。
他用到一种特别的孤子，这种孤子不是完全的点状粒子，而是三
维的膜。威顿95年三月份的工作中，以及两个英国人胡耳 (Chris
Hull)和汤生 (Paul Townsend) 在94年夏的工作中，就已用到各种不
同维数的膜来研究对偶性。这样，弦论中所包含的自由度远远不
止弦本身。
在众多结果中，威顿最大胆的一个结果是10 维的一种超弦
在强耦合极限下成为一种11维的理论。汤生在95年一月份的一篇
文章中做了类似的猜测，但他没有明确指出弦的耦合常数和第11
维的关系。威顿和汤生同时指出，10 维中的弦无非是其中1维绕
在第11维上的膜。汤生甚至猜想最基本的理论应是膜论，当然这
极有可能是错误的猜想。史瓦兹在随后的一篇文章中根据威顿的
建议将这个11 维理论叫成M-理论，M 这个字母对史瓦兹来说代
表母亲(Mother)，后来证实所有的弦理论都能从这个母亲理论导
出。这个字母对不同的人来说有不同的含义，对一些人来说它代
表神秘 (Mystery)，对于另外一些人来说代表膜论 (Membrane) ，
对于相当多的人来说又代表矩阵 (Matrix)。不同的选择表明了不
同爱好和趣味，仁者乐山智者乐水，萝卜青菜各有所爱。总的
说来，M-理论沿用至今而且还要用下去的主要原因是，我们只
知道它是弦论的强耦合极限， 而对它的动力学知之甚少，更不
知道它的基本原理是什么。理论所的弦论专家朱传界说对于M-
理论我们象瞎子摸象，每一次只摸到大象的一部份，所以M-理
论应当叫做摸论。当然摸没有一个对应的以字母M 打头的英文
单词，如果我们想开M-理论的玩笑，我们不妨把它叫作按摩理
论，因为按摩的英文是massage。我们研究M-理论的办法很像做
按摩，这里按一下，那里按一下。更有人不怀好意地说，M 是
威顿第一个字母的倒写。
李可染所作《超弦生万象》
1995年的所有的兴奋到10月份达到高潮。加州大学圣巴巴拉
分校理论物理所的泡耳钦斯基 (Joseph Polchinski) 发现弦论中很多
膜状的孤子实际上就是他在6年前与他的两个学生发现的所谓D-
膜。字母D 的含义是Dirichlet，表示D-膜可以用一种满足狄雷克利
边界条件的开弦来描述。施特劳明格用到的三维膜就是一种D-膜。
这个发现使得过去难以计算的东西可以用传统的弦论工具来做严
格的计算。它的作用在其后的几年中发挥得淋漓尽致。又是威顿
第一个系统地研究了D-膜理论，他的这篇重要文章的出现仅比泡
耳钦斯基的文章迟了一个礼拜。威顿非常欣赏泡耳钦斯基的贡献，
他在于哈佛大学所作的劳布 (Loeb) 演讲中建议将D-膜称为泡耳钦
斯基子，很可惜这个浪漫的名称没有流传下来。
讲到这里，我们已给读者一个关于M-理论的模糊印象。下面
我们将从引力理论和弦论的基本东西谈起，这将是一个非常困难
的工作。我们不得不假定读者已有了大学物理的基础，即便如此，
一些概念也很难用大学已学到的东西来解释。我希望读者给我时
间，也希望读者直接在每个贴子后面提问题，如果一些东西我没
有讲清楚。弦论或M-理论还在它发展的“初级阶段”，如果追根
究底，有些问题还没有很好的回答。例如这么一个简单的问题：
到底什么是弦论，什么是M-理论？如果能吸引那怕是一两个读者
自己继续追问这个问题从而最终成为一个弦论专家，我已达到目
的。
下期待续
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