物理学家们阐述注解，弦表面是从对于天地的基本假设中独有推导出来的。
这幅艺术作品阐释了弦表面如何从几个对于粒子碰撞的粗浅数学假设中推导出来。图片开头：Clifford Cheung 的东谈主工智能生成作品
开头：https://phys.org/news/2026-05-theory-uniquely-derived-basic-assumptions.html
若是你把一个掰成越来越小的碎屑，你会发现分子，然后是原子，接着是亚原子粒子，比如质子以及组成质子的夸克和胶子。你可能以为仍是到达了极限，但根据弦表面学家的说法，若是你络续深切到更小的圭臬——比质子小十亿亿倍——你还会发现更多：轻捷的振动弦。
弦表面发展于20世纪60年代，它提议天地万物都由不可见的弦组成。该表面的出现是为了不休“量子引力”问题，即如何长入刻画咱们寰宇最小圭臬的量子力学与解释咱们天地在最大圭臬上如何运行（包括引力）的广义相对论。接头东谈主员试图长入这两种表面——举例，探究引力在量子领域中的行动——但他们的方程却变得难以捉摸，或者用数学术语来说，趋向无尽大。
弦表面是一种能够独霸取之不尽用之不息的数学不休决议。它觉得总共粒子，包括引力子——这种联想粒子被觉得传递着引力——都是由极细的振动弦产生的。弦表面背后的数学旨趣条件弦至少在十个维度上振动，而不是咱们所处的四维空间（三维空间和一维时期），这亦然一些科学家不治服弦表面正确性的原因之一。但不详该表面靠近的最大挑战是考验它所需的超高能量：这样的施行需要一个星系大小的粒子对撞机。
物理学家该如何办？一种探索表面的措施是弃取“自举法”，即接头东谈主员先作念出一些他们觉得对于天地的正确假设，然后不雅察这些假设会推导出哪些定律。在一篇题为《从确切无到有的弦》（Strings from Almost Nothing）的新论文中，加州理工学院的接头东谈主员过头纽约大学和巴塞罗那高能物理接头所的共事们恰是这样作念的。该论文已被《物理计划快报》（Physical Review Letters）秉承发表。他们从对于粒子在高能下如何互相散射的几个基本假设启程，推导出了弦表面的基本成分。
“弦的主张就这样天然则然地出现了，”加州理工学院表面物理学老到、莱因韦伯表面物表面坛主任克利福德·张说谈。“咱们一脱手根底莫得对弦作念任何假设，但最终得到的解却包含了弦的基本特征。”
张老到默示，固然这项责任并不可为弦表面提供实考凭据，但它“从表面角度来看极度具有启发性，因为一般的假设可能会产生无限多个解，但实质上只产生了一个解”。
加州理工学院弗雷德·卡弗里表面物理与数学老到、物理、数学与天文系肯特和乔伊斯·克雷萨教唆主席大栗弘（Hirosi Ooguri）解释说，这种自举法有助于物理学家们聚焦弦表面的要津特征。大栗弘本东谈主亦然一位弦表面学家，但并非该论文的作家。“它还能匡助接头东谈主员提议替代表面。若是弦表面不诞生，而咱们想寻找另一个模子，那么咱们需要去掉哪些基本假设呢？”大栗弘说谈。
协调的粒子
弦的一项要津特征是弦谱，它从该团队的分析中“剔除”出来。弦谱由欧洲核子接头中心（CERN）的意大利表面物理学家加布里埃莱·韦内皆亚诺于20世纪60年代末发现，它是由粒子组成的无限塔或路子，其中粒子的质地和自旋以破损的步长递加。
张说：“在韦内皆亚诺的时期，粒子对撞机在碰撞经由中会喷出深广质地离别的粒子。这悠悠忘返，但那时莫得东谈主知谈发生了什么。韦内皆亚诺写下了一个函数来刻画总共这些粒子的质地，揭示了一个无限延迟的粒子塔。”
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其他接头东谈主员其后表现到，韦内皆亚诺的粒子塔对应于振动弦的谐波序列。若是你拨动一根小提琴弦，你会听到一系列音符，这些音符代表基音和罢黜访佛款式的泛音。
弦表面降生了，但直到 1974 年，加州理工学院的哈罗德·布朗表面物理学荣誉老到约翰·施瓦茨和他的共事、法国物理学家乔尔·舍克才表现到该表面包含了引力，从而建筑了弦表面和广义相对论之间的第一个估量。
“和阿谁时期的总共粒子物理学家同样，咱们之前对引力并不感风趣。弦表面在高能情况下阐述纯粹，这与爱因斯坦的广义相对论不同，后者只可动作顽劣近似诞生。因此，年轻的嫂子2尽管那时好多东西还不甚明了，但咱们极度激昂，因为某种体式的弦表面不详能够提供一个归拢的量子表面来解释一切，”施瓦茨说谈。
在弦表面中，轻捷弦的不同振动款式会产生不同的粒子。举例，光子是由启齿弦在其基频振动款式中产生的，而引力子则被觉得是由闭合弦的基频振动款式产生的。
从底层作念起
在这项新接头中，接头东谈主员检会了一种叫作念散射振幅的量，它刻画了粒子碰撞可能效果的概率。当接头东谈主员行使广义相对论的用具，在越来越高的能量下意想散射振幅时，就会出现难以捉摸的无尽大。用数学术语来说，这意味着效果分歧理，详情是不正确的。
张说：“若是你把广义相对论应用到所谓的普朗克圭臬（大要比质子的质地大19个数目级）的极高能量下，你会得到一个毫意外念念的效果。一切都透彻崩溃了。”
这恰是弦表面的上风地方。它通过多种模样幸免了数学推导趋于无尽大，其中一种模样被称为超软性，即弦在极高能量下会软化或微辞互相作用，从而使其在数学上更易于处理。
张老到说：“在弦表面框架下，跟着粒子间能量转念的增多，粒子散射的概率会马上下落。这就像粒子根底不想互相散射，而是解放穿过同样。散射振幅不会趋于无尽大，它的行动愈加合理。”
接头东谈主员将粒子行动的这种超软特色动作他们的启动假设之一。他们莫得对弦作念任何假设，但假设粒子在高能下散射概率较低——这对于规矩量子引力表面中不消要的无尽大至关伏击。
此外，他们还对粒子行动提议了另一个更为复杂的假设，称为“最小零点”。张老到解释说：“值得翔实的是，一致性条件散射振幅不仅在被称为‘零点’的特地领路学点处互相作用，况且在零点处也不互相作用。‘最小零点’假设条件此类祛除点的数目在数学上尽可能少，以合适方程的逻辑。”
接头东谈主员从刻画这两个假设的数学抒发式启程，严格阐述注解唯有温情这些假设的数学函数才调组成弦表面的记号性特征。这些记号性特征包括弦表面界说的完满粒子质地和自旋谱，以及它们之间详备的互相作用强度。
“弦表面的精准细节是自动产生的，包括组成弦的‘谐波’的无限大旋转粒子塔，这亦然该表面有名远近的原因，”共同作家、纽约大学詹姆斯·阿瑟博士后接头员格兰特·N·雷门（2017 年博士毕业）说谈。
接头东谈主员的自举措施有点像数独谜题：你从一些对于如安在网格中放弃数字的章程脱手，然后从这些基本章程启程，寻找谜题的独一不休决议。
张解释说：“极具朝笑意味的是，咱们当今用当代用具和当代理念所追求的这种独力新生式的措施，实质上却极度守旧。这是一种迂腐的理念。当先发现威尼斯光谱以及约翰·施瓦茨的责任都弃取了访佛的措施。他们并非从弦表面模子脱手，而是从基喜悦趣启程找到了不休决议。”
张老到还指出，加州理工学院的史蒂文·弗劳奇是自举法的前驱。弗劳奇是加州理工学院的表面物理学荣誉退休老到，他和他的共事、已故的杰弗里·丘（曾任加州大学伯克利分校老到）在20世纪60年代率先在粒子物理学领域发展了自举表面（丘的定名源于“独力新生”的成语）。弗劳奇和丘发现了其后由韦内皆亚诺发现的无限粒子塔的早期凭据。
“自举法的念念想一渡过期，但当今像克里夫这样的东谈主正在恢复并使其当代化，”大栗说。“咱们当今对不错作念出的基本假设有了更深切的意会，也领有了更强的本领，不错将这些假设转动为散射振幅和其他可不雅测量的性质。”
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