超炫漫话：五种超弦理论的重大成果和超引力理论并列

1984年，超弦理论第一次革命的重大成果就是出现了五种平行的超弦理论，它们各自独立，自成一家，互不矛盾。正是“五风十雨皆为瑞，万紫千红总是春”。

五种超弦理论如下。

I 型超弦理论，满足SO（32）规范群对称性；可以是开弦，也可以是闭弦；开弦对应于介子，闭弦对应于胶子。超弦结构，其纵向闭弦为（---+）和（+ + +-），横向开弦为（+-+-）和（-+-+）；衰变成的粒子为引力子、中性Higgs 玻色子、磁力型中性胶子、引力型中性胶子。

II 型超弦理论两种，分为IIA 型和IIB 型两种。

IIA 型超弦是左旋闭弦，超弦结构为（+---）和（---+）；衰变成的粒子为反磁单极子、反电Higgs 玻色子、反上夸克、下夸克、反中微子、磁力型中性胶子。

IIB 型超弦是右旋闭弦，超弦结构为（+ + +-）和（-+ + +）；衰变成的粒子为正磁单极子、正电Higgs 玻色子、上夸克、反下夸克、中微子、磁力型中性胶子。

杂化弦超弦理论两种，一种是规范群为Apin（32）/Z2的超弦理论，另一种是规范群为E8XE8的超弦理论。

规范群为Apin（32）/Z2的超弦为闭弦，超弦结构为（+-+-）和（---+）；衰变成的粒子为Y 玻色子、电力型-Z 玻色子、磁力型Z 玻色子、W 弱玻色子、负反电子及反微中子、光子、电胶子。

图4.2　五种超弦理论

规范群为E8XE8的超弦也是闭弦，超弦结构为（+-+-）和（-+ + +）；衰变成的粒子为X 玻色子、电力型-Z 玻色子、磁力型-Z 玻色子、W 弱玻色子、正电子+中微子、正电胶子、光子。

图4.2 是五种超弦理论示意图。看了图形，读者或许发问：怎么多了一种超引力理论呢？不是只有五种超弦理论吗？对！除了五种超弦理论之外，还有一种超引力理论，它与五种超弦理论并列。超引力理论是将广义相对论超对称化的理论模型。人们发现爱因斯坦的广义相对论是关于引力的几何理论，而超对称几何也可以作为引力几何的基础构造出一套引力理论，称为超引力理论。(www.xing528.com)

这五种超弦理论的主要内容如下。

（1）基本粒子并不是“点”，而是不断振动着的超弦；超弦的尺度非常小，约为10-35米。

（2）超弦具有不同的振动模式，从而产生各种不同的粒子。

（3）超弦能够分裂和结合，生成不同的基本粒子，从而构成物质和能量。

（4）超弦理论的自洽性要求弦在九维空间中运动，存在于10维时空中，时空具有超对称性；人类生活在看得见的三维空间中，曾经高度弯曲，一直在膨胀；其余的六维仍然狭小而高度卷缩。

（5）超弦理论统一了广义相对论和量子力学；该理论不仅将引力量子化，而且给出了非无穷大的计算结果。

（6）超弦理论的自洽性将强相互作用力、弱相互作用力、电磁相互作用力和引力自然地统一在一个理论框架内。

（7）超弦理论能够解释黑洞熵和黑洞辐射，包括热辐射和非热辐射；后者又包括自发辐射和受激辐射。

（8）超弦理论满足规范对称性，即超对称性，超对称就是玻色子和费米子的对称。因此五种超弦理论中的每一种都是自洽的。

中国科技大学卢建新教授分析了五种超弦理论的状况，指出，如果存在描述我们宇宙的统一理论，那么这个统一理论只有一个，绝对不会是五个。现在有五种自洽的超弦理论，它们应该是等价的。这是一。第二，五种自洽的超弦理论要求10维时空，能级在1019Gev，近期不可能通过实验验证。第三，五种超弦理论都是微扰理论，假定了时空平坦，并且弦的相互作用强度很小。这种假设与实际情况可能有较大差距。除了光速、普朗克常数、弦的张力初值之外，其他量都应由宇宙演化的动力学方程确定。第四，11维超引力理论应与超弦微扰理论的低能态有关。