论中,基本的对象不再是只占空间单独的点的粒子,而是只有长度而没有其他线度、像是一根无限细的弦这样的东西。这些弦可以有端点(所谓的开弦),或它们可以自身首尾相接成闭合的圈子(闭弦)(图和图)。在每一时刻每一个粒子占据空间的一点。这样,它的历史可以在空间一时间用一根线代表(“世界线”)。另一方面,在每一时刻一根弦占据空间的一根线。所以它在时空里的历史是一个叫做世界片的二维面(在这世界片上的任一点都可用两个数来描述:一个指明时间,另一个指明这一点在弦上的位置。)一根开弦的世界片是一带子,它的边缘代表弦的端点通过时空的路径(图);一根闭弦的世界片是一个圆柱或一个管(图);一个管的截面是一个圈,它代表在一特定时刻的弦的位置。
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两根弦可以连接在一起,形成一根单独的弦。在开弦的情形下只要将它们端点连在一起即可(图);在闭弦的情形下,像是两条裤腿合并成一条裤子(图)。类似地,一根单独的弦可以分成两根弦。在弦理论中,原先以为是粒子的东西,现在被描绘成在弦里传播的波动,如同振动着的风筝的弦上的波动。一个粒子从另一个粒子发射出来或者被吸收,对应于弦的分解和合并。例如,太阳作用到地球上的引力,在粒子理论中被描述成由太阳上的粒子发射出并被地球上的粒子所吸收的引力子(图)。在弦理论中,这个过程相应于一个h形状的管(图)(弦理论有点像管道工程)。h的两个垂直的边对应于太阳和地球上的粒子,而水平的横杠对应于在它们之间传递的引力子。
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弦理论有一个古怪的历史。它原先是60年代后期发明来试图找出一个描述强作用的理论。其方法是,诸如质子和中子这样的粒子可被认为是一根弦上的波动。这些粒子之间的强作用力对应于连接于其他一些弦之间的弦的片段——正如蜘蛛网一样。这弦必须像具有大约10吨拉力的橡皮带,才能使理论给出粒子之间强作用力的观察值。
1974年,巴黎的朱勒·谢尔克和加州理工学院的约翰·施瓦兹发表了一篇论文,指出弦理论可以描述引力,但是只不过其张力要大得多,大约是1000万亿亿亿亿吨(1后面跟39个0)。在通常尺度下,弦理论和广义相对论的预言是相同的,但在非常小的尺度下,比10亿亿亿亿分之一厘米(1厘米被1后面跟33个0除)更小时,它们就不一样了。然而,他们的工作并没有引起很大的注意,因为大约正是那时候。大多数人抛弃了原先的强作用力的弦理论,而倾心于夸克和胶子的理论,后者似乎和观测符合
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