质子内部结构图

中子内部结构图

突然间又看到了这段话，上初中时就很喜欢的这段孟子的名言。一晃眼多年己逝，恍若隔世啊。愿楼主能永不忘初心。
天将降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨，饿其体肤，空乏其身，行拂乱其所为。所以动心忍性，增益其所不能。
讲一个荒唐如疯人醉酒的小故事吧。 时空穿梭，沧海桑田。那一个孤独老灵魂还如N年前一样的懒散，懈怠。迷茫而不自省，恩师早己入涅槃。一声叹息，穿越了二千五百多年。阿逸多啊……
胡言乱语，胡言乱语……
未言人先醉 满纸荒唐言
懈怠无精进 轮回如涅槃
五蕴如来藏 业种己现前
畏因如畏果 普贤行千年
文殊不知处 兜率净庄严
每世均懒散 贤劫愚痴连
唯识早忘光 此世未知贤
色空本一体 万法如超弦
慧光破无明 法我皆空连

电子结构图

中微子和电子结构图比较

一九三三年，意大利物理学家费米提出了β衰变的定量理论，他指出，自然界除了已知的万有引力和电磁力以外，还有第三种互相作用-弱相互作用。β衰变就是核内一个中子通过弱作用衰变成一个(负)电子、一个质子和一个中微子。他的理论定量地描述了β连续能谱和β衰变半衰期的规律。

百度知道 中微子科普
中微子是组成自然界的最基本的粒子之一，常用符号ν表示。中微子不带电，自旋为1/2，质量非常轻（小于电子的百万分之一），以接近光速运动。
粒子物理的研究结果表明，构成物质世界的最基本的粒子有12种，包括6种夸克（上、下、奇异、粲、底、顶），3种带电轻子（电子、缪子和陶子）和3种中微子（电子中微子，缪中微子和陶中微子）。中微子是1930年德国物理学家泡利为了解释贝塔衰变中能量似乎不守恒而提出的，五十年代才被实验观测到。
中微子只参与非常微弱的弱相互作用，具有最强的穿透力。穿越地球直径那么厚的物质，在100亿个中微子中只有一个会与物质发生反应，因此中微子的检测非常困难。正因为如此，在所有的基本粒子，人们对中微子了解最晚，也最少。实际上，大多数粒子物理和核物理过程都伴随着中微子的产生，例如核反应堆发电（核裂变）、太阳发光（核聚变）、天然放射性（贝塔衰变）、超新星爆发、宇宙射线等等。宇宙中充斥着大量的中微子，大部分为宇宙大爆炸的残留，大约为每立方厘米100个。
1998年，日本超级神岗实验以确凿的证据发现了中微子振荡现象，即一种中微子能够转换为另一种中微子。这间接证明了中微子具有微小的质量。此后，这一结果得到了许多实验的证实。中微子振荡尚未完全研究清楚，它不仅在微观世界最基本的规律中起着重要作用，而且与宇宙的起源与演化有关，例如宇宙中物质与反物质的不对称很有可能是由中微子造成。
由于探测技术的提高，人们可以观测到来自天体的中微子，导致了一种新的天文观测手段的产生。美国正在南极洲冰层中建造一个立方公里大的中微子天文望远镜——冰立方。法国、意大利、俄罗斯也分别在地中海和贝加尔湖中建造中微子天文望远镜。KamLAND观测到了来自地心的中微子，可以用来研究地球构造。
中微子有大量谜团尚未解开。首先它的质量尚未直接测到，大小未知；其次，它的反粒子是它自己还是另外一种粒子；第三，中微子振荡还有两个参数未测到，而这两个参数很可能与宇宙中反物质缺失之谜有关；第四，它有没有磁矩；等等。因此，中微子成了粒子物理、天体物理、宇宙学、地球物理的交叉与热点学科。
什么是中微子？
中微子个头小，不带电，可自由穿过地球，几乎不与任何物质发生作用，号称宇宙间的“隐身人”。科学家观测它颇费周折，从预言它的存在到发现它，用了10多年的时间。
要说中微子，就不得不提它的“老大哥”——原子基本组成之一的中子。中子在衰变成质子和电子（β衰变）时，能量会出现亏损。物理学上著名的哥本哈根学派鼻祖尼尔斯·玻尔据此认为，β衰变过程中能量守恒定律失效。
1931年春，国际核物理会议在罗马召开，当时世界最顶尖的核物理学家汇聚一堂，其中有海森堡、泡利、居里夫人等。泡利在会上提出，β衰变过程中能量守恒定律仍然是正确的，能量亏损的原因是因为中子作为一种大质量的中性粒子在衰变过程中变成了质子、电子和一种质量小的中性粒子，正是这种小质量粒子将能量带走了。泡利预言的这个窃走能量的“小偷”就是中微子。

中微子简史
1930年，德国科学家泡利预言中微子的存在。
1956年，美国莱因斯和柯万在实验中直接观测到中微子，莱因斯获1995年诺贝尔奖。
1962年，美国莱德曼，舒瓦茨，斯坦伯格发现第二种中微子——缪中微子，获1988年诺贝尔奖。
1968年，美国戴维斯发现太阳中微子失踪，获2002年诺贝尔奖。
1985年，日本神岗实验和美国IMB实验发现大气中微子反常现象。
1987年，日本神岗实验和美国IMB实验观测到超新星中微子。日本小柴昌俊获2002年诺贝尔奖。
1989年，欧洲核子研究中心证明存在且只存在三种中微子。
1995年，美国LSND实验发现可能存在第四种中微子——隋性中微子。
1998年，日本超级神岗实验以确凿证据发现中微子振荡现象。
2000年，美国费米实验室发现第三种中微子，陶中微子。
2001年，加拿大SNO实验证实失踪的太阳中微子转换成了其它中微子。
2002年，日本KamLAND实验用反应堆证实太阳中微子振荡。
2003年，日本K2K实验用加速器证实大气中微子振荡。
2006年，美国MINOS实验进一步用加速器证实大气中微子振荡。
2007年，美国费米实验室MiniBooNE实验否定了LSND实验的结果。
3. 大亚湾反应堆中微子实验
中微子是当前粒子物理、天体物理、宇宙学、地球物理的交叉前沿学科，本身性质也有大量谜团尚未解开。在这一领域，大部分成绩均为日本和美国取得。1942年，我国科学家王淦昌提出利用轨道电子俘获检测中微子的可行方案，美国人艾伦成功地用这种方法证明了中微子的存在。80年代，中国原子能科学研究院进行了中微子静止质量的测量，证明电子反中微子的静止质量在30电子伏特以下。
中微子振荡研究的下一步发展，首先必须利用核反应堆精确测量中微子混合角theta13。位于中国深圳的大亚湾核电站具有得天独厚的地理条件，是世界上进行这一测量的最佳地点。由中国科学院高能物理研究所领导的大亚湾反应堆中微子实验于2006年正式启动，联合了国内十多家研究所和大学，美国十多家国家实验室和大学，以及中国香港、中国台湾、俄罗斯、捷克的研究机构。实验总投资约3亿元人民币，预期2010年建成。它的建成运行将使中国在中微子研究中占据重要的国际地位。
中微子具有质量，这是很早就提出过的物理概念。但是人类对于中微子的性质的研究还是非常有限的。我们至今不是非常确定地知道：几种中微子是同一种实物粒子的不同表现，还是不同性质的几种物质粒子，或者是同一种粒子组成的差别相当微小的具有不同质量的粒子。
我的看法是，可能几种中微子还是同一种物质组成的具有不同能量状态和质量的实物粒子，他们肯定地有质量。如果是这样的话，中微子应该存在不同速度的多种能谱型，从零到最大能量容量都有存在。目前这方面的研究还相当有限，这也是中微子难以捉摸的性质所造成的。
An.Lee的看法可能更加激进一点，但可能是非常正确的。他认为，中微子就是由正负电子结合的产物。他归纳说：正负电子可组成为一正一负两个自绕一组的稳定结构，也可以两对正负电子组成四个一组具有相互传递缠绕的稳定结构，还可以组成为六个一组的具有立体空间相互缠绕的稳定结构。他认为，中微子的正负电子学说推导出中微子应当具有基本三种类型，这和我们实际中探测到的三种中微子（电子中微子、μ中微子和τ中微子）是完全一致的。他说，中微子的正负电子学说可以通过中微子相互碰撞和正负电子零速度下飘逸实验来证实。他表示，物理学世界及其研究还要以正负电子作为基点来考虑才行。
按照这个思路，中微子的质量至少应当是三种情况，即两倍电子的质量2me，4me，6me 中微子的质量可能关系到宇宙平衡。宇宙中如果弥漫这种东西，而且是相对比较一致的，那么我们的宇宙就是一个均衡态的宇宙。光的传递可能是需要中微子作用的，只是我们觉察不到。关于中微子磁性的研究可能是揭开“光传递是否需要依靠媒质”最为关键的问题。然而，中微子的性质决定了研究它的复杂性和十分艰难。
如果说世界上的所有物质都是由正负电子组成的，证实了这一点，也就意味着我们找到了组成一切物质的原点物质。这个物理模型确实非常有趣。如果他的这个理论是正确的话，那意味着物理学将发生最为本质的变革。一一(楼主注释，物质世界是有不可再分的正负基能因子，即能振动或旋转的能量弦组成，而不是由正负电子组成)
我们相信，随着人类认识的深化，科学技术的发展，中微子之谜终究是会被攻破的。
正文引自网络。

中微子迷雾重重，它到底有没有静质量呢？中微子振荡的本质又是什么呢？

原子是人类最经典的、使用最为广泛的基本假设。原子的假设，可用来精确的解释物理学中力学、热力学、光学、量子力学、统计力学等等几乎物理方方面面的问题，以及同为自然科学的生物学（用物理学家的眼光看，一切生物过程都是原子的运动）、化学（化学可以使用量子力学等解释）等等，在未来，或许会延伸到各个学科。
原子的假设建立时是基于人类直观的感觉-物质的粒子性。但在物质波动性上也可以神奇地找到它的影子。也许就是因为原子的假设，使物理学有现在这样辉煌的成果。
原子可看作地球一样大的体育馆里的一颗乒乓球（原子半径的数量级在10的-10次方），研究原子的方法也好比在这个体育馆里放置10的23次方以上的乒乓球，并且让这些球不停地跳动起来。
原子核是由质子和中子构成,更外层有电子围着原子核高速转动.
原子是构成自然界各种元素的最基本单位，由原子核和核外轨道电子（又称束缚电子或绕行电子）组成。原子的体积很小，直径只有10的-8次cm，原子的质量也很小，如氢原子的质量为1.673 56*10的-24g，而核质量占原子质量的99%以上。原子的中心为原子核，他的直径比原子的直径小很多。
原子核带正电荷，束缚电子带负电荷，两者所带电荷相等，符号相反，因此，原子本身呈中性。束缚电子按一定的轨道绕原子核运动，当原子吸收外来能量，使轨道电子脱离原子核的吸引而自由运动时，原子便失去电子而显电性，成为离子。
原子是构成元素的最小单元，是物质结构的一个层次．原子一词来自希腊文，“意思是不可分割的．”公元前4世纪，古希腊物理学家德谟克利特提出这一概念，并把它当作物质的最小单元，但是差不多同时代的亚里士多德等人却反对这种物质的原子观，他们认为物质是连续的，这种观点在中世纪占优势，但随着科学的进步和实验技术的发展，物质的原子观在16世纪之后又为人们所接受，著名学者伽利略、笛卡儿、.牛顿等人都支持这种观点．著名的俄国化学家门捷列夫所发现的周期律指出各种化学元素的原子间相互关联的性质是建立原子结构理论时的一个指导原则．从近代物理观点看，原子只不过是物质结构的一个层次，这个层次介于分子和原子核之间．
质子
质子的故事古老而又新奇。1919年卢瑟福用天然放射性物质产生的了元素的人工转变，多少世纪来“点石成金”的梦想成为现实。1932年中子发现以后，伊凡宁柯和海森堡捷足先登立即提出“原子核由质子与中子构成”的主张，质子成了组成物质的最重要的基石。半个多世纪来，质子以它的资格老、稳定性强、分布面广、所处位置重要这几点成为基本粒子大家族中不可缺少的顶梁柱。今天，质子依然是粒子物理学家瞩目的对象，在古老的质子身上，科学家谱写了新的篇章。
质子在原子核内可以转变为中子，但自由质子是稳定的，寿命无限长。这个传统观念现已受到挑战。1974年乔治（Georgi）和格拉肖（Glashow）提出了把强、弱、电三种相互作用统一在一起的SU（5）大统一理论。按照这种理论，质子是不稳定的，它估算出质子的寿命约为1028～2.5×1031年。大统一理论还作出种种诱人的预言：它可以自动得出电荷量子化，即所有电荷应是e/3的整数倍的结论；它还可以说明宇宙中反物质比物质少的原因，这对探索宇宙起源提供了线索……科学家们的想象力甚至走得更远，他们推测，一旦证实质子真的会衰变，大约1035年以后，宇宙将成为稀薄的电子正电子等离子体。当然，这对于人生不过200年的当代人，毕竟是太遥远了。
于是测定质子的寿命成为大统一理论能否安身立命的试金石。由于质子寿命很长，估计为1031年左右，这就是说一年期间在1031个质子中才会有一个质子蜕变。为了消除宇宙射线的干扰，整个实验要在地底深处进行。1983年前后，美国、印度、日本等国的粒子物理学家做了一些探测质子衰变的实验。他们不惜巨资，一头钻进不见天日的地下矿井，耐心细致地测量。其中最有说服力的实验是美国IBM公司的一个协作组在俄亥俄（Ohio）州克里弗兰（Cleveland）市以东600多米的一个盐矿中进行的。探测装置的中部是17×18×23m3的纯水，矩形体的六面布置了2048只光电倍增管，每只直径为12.5cm，想以此来探测正电子和两个高能光子通过纯水时产生的契仑柯夫辐射。经过204天的连续观察，未测到一个质子衰变事例。据此推算，质子的寿命一定大于1.7×1032年，从而否定了SU（5）理论。但另一个由印度和日本科学家组成的实验小组，在地下3000米的柯拉金矿的废矿井中，进行的实验却传出佳音。经过两年观察共发现6个质子衰变的事例，其中3个认为是比较可靠的，据此推算，质子的平均寿命约为7×1030年，与大统一理论相符。但这一实验结果比较粗糙，没有得到公认。质子是否衰变，尚在探索之中，一时难以定论。
除了质子的寿命，自50年代以来质子或范围更广的强子的内部结构一直是粒子物理学家感兴趣的问题。这里有两条线索。一条是盖尔曼（Gell-mann）的夸克理论，另一条是高能电子弹性散射和深度非弹性散射的研究。
用带电粒子作炮弹来研究物质结构是一种始于卢瑟福经典实验的传统做法。循着这条路，美国的霍夫施塔特（Hofstadter）从1950年起使用斯坦福大学直线加速器把高能电子射向金、铅、钼、铍等靶子，电子被核子弹性散射，按电子的能量和散射后的偏转角对电子进行计数，从而描绘出核子的电荷分布。1957年他利用更有力的加速器和散射装置，发现质子和中子具有同样的大小和形状，直径为10-14厘米，并得出核子的磁矩分布。霍夫施塔特通过高能电子弹性散射研究核子电磁结构的杰出贡献，使他荣获1961年度诺贝尔物理学奖。
1967年初，20GeV的电子直线加速器在斯坦福大学建成，最初重复了弹性散射阶段的工作，没有新的发现。有的物理学家戏称：“看来桃子没有核。”但随着能量增大，实现了高能电子深度非弹性散射过程，出现了新现象。实验结果的分析表明质子内部存在更小的点状粒子。弗里德曼（Friedman）、肯达尔（Kendall）、泰勒（Taylor）因上述高能电子深度非弹性散射实验而获得1990年度诺贝尔物理学奖。实验后不久，费曼提出了部分子模型，他把核子内部的点状粒子称为部分子（Parton），并解释了实验中出现的称为无标度性的典型现象。现在一般倾向于认为高能电子所“看”到的部分子正是夸克。实验表明，质子内两个u夸克和一个d夸克携带了质子动量的50%，另外50%的动量由不带电的胶子携带。可是至今末探测到自由夸克，圆满解决质子结构问题还有长长的一段路要走。
中子(neutron)是组成原子核的核子之一。中子是1932年B.查德威克用a粒子轰击的实验中发现，并根据E. 卢瑟福的建议命名的。中子电中性，其质量为 1.6749286 ×10-27千克（939.56563兆电子伏特），比质子的质量稍大，自旋为1／2，磁矩以核磁子作衡量单位为 －1.91304275 。 自由中子是不稳定的粒子，可通过弱作用衰变为质子，放出一个电子和一个反电子 中微子，平均寿命为896秒。中子是费米子，遵从费米-狄拉克分布和泡利不相容原理。中子和质子是同一种粒子的两种不同电荷状态，其同位旋为 1／2 ，中子的同位旋第三分量I3＝－1／2。 中子是组成原子核构成化学元素不可缺少的成分，虽然原子的化学性质是由核内的质子数目确定的，但是如果没有中子，由于带正电荷质子间的排斥力，就不可能构成除氢之外的其他元素。在轻核中含有几乎相等数目的中子和质子；在重核中，中子数则大于质子数，例如中共有146个中子和92个质子。对于一定质子数的核，中子数可以在一定范围内取几种不同的值，形成一个元素的不同同位素。
结构
本段中子不带电而具有磁矩。高能电子、μ子或中微子轰击中子的散射实验显示中子内部的电荷和磁矩有一定的分布，说明中子不是点粒子，而具有一定的内部结构。中子是由3个更深层次的粒子——夸克构成的。
用途
本段中子是研究核反应很好的轰击粒子，由于它不带电，即使能量很低，也能引起核反应（见中子核反应）。中子还在核裂变反应中起重要作用。电中性的中子不能产生直接的电离作用，无法直接探测，只能通过它与核反应的次级效应来探测。
根据微观粒子的波粒二象性，中子具有波动性，慢中子的波长约10-10米，与晶体内原子间距相当。中子衍射是研究晶体结构的重要技术。
中子是不带电的基本粒子，静止质量为1.675×10^-27kg,它的半径约为O.8×10^-15m，与质子大小类似。中子常用符号n表示。
①1932年英国物理学家查德威克在做了用α粒子轰击硼的实验中发现了中子。
②单独存在的中子是不稳定的，平均寿命约为16分，它将衰变成质子、电子和反中微子ν。
③原子核由中子和质子组成，原子核内的中子是稳定的。
④由于中子不带电，所以容易打进原子核内，引起各种核反应。
⑤中子的自旋量子数为1／2。
⑥中子包含两个具有 -1/3 电荷的下夸克和一个具有 +2/3 电荷的上夸克，其总电荷为零。
夸克
quark
（喷射轨迹图片来源：《时间简史》图5.2，一个质子和一个反质子在高能下碰撞，产生了一对几乎自由的夸克。）
1964年，美国物理学家默里·盖尔曼和G.茨威格各自独立提出了中子、质子这一类强子是由更基本的单元——Quark组成的。它们具有分数电荷，是基本电量的2/3或-1/3倍，自旋为1/2。夸克一词是盖尔曼取自詹姆斯·乔埃斯的小说《芬尼根彻夜祭》的词句“为马克检阅者王，三声夸克（Three quarks for Muster Mark）”。夸克在该书中具有多种含义，其中之一是一种海鸟的叫声。他认为，这适合他最初认为“基本粒子不基本、基本电荷非整数”的奇特想法，同时他也指出这只是一个笑话，这是对矫饰的科学语言的反抗。另外，也可能是出于他对鸟类的喜爱。
最初解释强相互作用粒子的理论需要三种夸克，叫做夸克的三种味，它们分别是上夸克(up,u)、下夸克(down,d)和奇夸克(strange,s)。1974年发现了J/ψ粒子，要求引入第四种夸克粲夸克(魅夸克)(charm,c)。1977年发现了Υ粒子，要求引入第五种夸克底夸克(bottom,b)。1994年发现第六种夸克顶夸克(top,t)，人们相信这是最后一种夸克。
夸克理论认为，所有的重子都是由三个夸克组成的，反重子则是由三个相应的反夸克组成的。比如质子(uud)，中子(udd)。夸克理论还预言了存在一种由三个奇异夸克组成的粒子(sss)，这种粒子于1964年在氢气泡室中观测到，叫做负ω粒子。
夸克按其特性分为三代，如下表所示：
符号 中文名称 英文名称 电荷(e) 质量(GeV/c^2)
u 上夸克 up +2/3 0.004
d 下夸克 down -1/3 0.008
c 粲夸克 charm +2/3 1.5
s 奇夸克 strange -1/3 0.15
t 顶夸克 top +2/3 176
b 底夸克 bottom -1/3 4.7
在量子色动力学中，夸克除了具有“味”的特性外，还具有三种“色”的特性，分别是红、绿和蓝。这里“色”并非指夸克真的具有颜色，而是借“色”这一词形象地比喻夸克本身的一种物理属性。量子色动力学认为，一般物质是没有“色”的，组成重子的三种夸克的“颜色”分别为红、绿和蓝，因此叠加在一起就成了无色的。因此计入6种味和3种色的属性，共有18种夸克，另有它们对应的18种反夸克。
夸克理论还认为，介子是由同色的一个夸克和一个反夸克组成的束缚态。例如，日本物理学家汤川秀树预言的[[π+介子]]是由一个上夸克和一个反下夸克组成的，π-介子则是由一个反上夸克和一个下夸克组成的，它们都是无色的。
除顶夸克外的五种夸克已经通过实验发现它们的存在，华裔科学家丁肇中便因发现粲夸克而获诺贝尔物理学奖。近十年来高能粒子物理学家的主攻方向之一是顶夸克 (t)。
至于1994年最新发现的第六种“顶夸克”，相信是最后一种，它的发现令科学家得出有关夸克子的完整图像，有助研究在宇宙大爆炸之初少于一秒之内宇宙如何演化，因为大爆炸最初产生的高热，会产生顶夸粒子。
研究显示，有些恒星在演化末期可能会变成“夸克星”。当星体抵受不住自身的万有引力不断收缩时，密度大增会把夸克挤出来，最终一个太阳大小的星体可能会萎缩到只有七、八公里那么大，但仍会发光。
夸克理论认为，夸克都是被囚禁在粒子内部的，不存在单独的夸克。一些人据此提出反对意见，认为夸克不是真实存在的。然而夸克理论做出的几乎所有预言都与实验测量符合的很好，因此大部分研究者相信夸克理论是正确的。
1997年，俄国物理学家戴阿科诺夫等人预测，存在一种由五个夸克组成的粒子，质量比氢原子大50％。2001年，日本物理学家在SP环－8加速器上用伽马射线轰击一片塑料时，发现了五夸克粒子存在的证据。随后得到了美国托马斯·杰裴逊国家加速器实验室和莫斯科理论和实验物理研究所的物理学家们的证实。这种五夸克粒子是由2个上夸克、2个下夸克和一个反奇异夸克组成的，它并不违背粒子物理的标准模型。这是第一次发现多于3个夸克组成的粒子。研究人员认为，这种粒子可能仅是“五夸克”粒子家族中第一个被发现的成员，还有可能存在由4个或6个夸克组成的粒子。
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我修正一下：有人说什么发现某某夸克，完全是不懂科学乱杜撰。现在人类只是大胆假设、科学求证，夸克是为了解释一些目前人类无法解释的现象而提出的可能存在的假设，但人类一直没找到夸克存在的直接证据。
1996年12月2日，《科技日报》发表了崔君达教授反驳何祚麻院士的文章《复合时空论并非病态科学》。崔在文中进一步指出："物理学界并非全都公认夸克的存在。不同意见早在70年代就有了。我国物理学家朱洪元，诺贝尔奖得主量子力学奠基人海德堡都认为：全世界许许多多物理学家花了那么大的力量寻找夸克，如果夸克真的存在，早就应该找到了。
这位科学家如此否认夸克当然也不对,像那句“如果夸克真的存在早就应该找到了”显然是谬论，就等于说“如果癌症真的存在早就应该治好了”一样。

中文名：M理论
外文名：M theory
提出者：威滕(EdwardWitten)
提出时间：1994-1995年
应用学科：物理
结合理论：超弦理论和十一维的超引力理论
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M理论(M-theory)是为“物理的终极理论”而提出的理论。物理学家希望能用一个理论来解释所有的物质与能源的本质和交互关系。它试图把4种作用力--电磁力、引力、强核力和弱核力统一起来。它还试图结合当前所有5种超弦理论和11维的超引力理论。为了充分了解它，爱德华·威滕认为需要发明新的数学工具。M理论的“M”包含有许多意思，例如魔术（magic）、神秘（mystery）、膜（membrane）或矩阵（matrix）等等。为了充分了解它，爱德华·威滕博士认为需要发明新的数学工具。
1984—1985年，弦理论发生第一次革命，其核心是发现“反常自由”的统一理论；1994-1995年，弦理论又发生既外向又内在的第二次革命，弦理论演变成M理论。第二次弦革命的主将威滕(EdwardWitten)被美国《生活》周刊评为二次大战后第六位最有影响的人物。
M-理论-超弦演化至原子之图解(9张)
另一则定义：
M理论系由刘易斯、亚伦(Louis Allen)所提出。针对社会、经济等观点，对管理者及被管理者之真实态度调查所得，而提出一综合性管理定义之理论。 弦现在被认为是物质的最基本的构成体
最早被认为是分子，后来被发现分子是由原子组成的，再后来发现原子内有电子和原子核，再后来发现原子核内由质子和中子，后来发现质子是由3个夸克组成的，那夸克是基本单位么？不是，后来科学家又发现了很多像夸克的基本粒子，大概有64种之多
1984年左右，一位科学发现了超弦理论，认为弦是构成物质的最基本单位，不过弦太小了，大概如果说原子有太阳系那么大的话，那弦只有地球上的一棵树那么大，所以要想观察到弦目前是不可能的，所以现在只是理论，无法证明
不过我那天看新闻，欧洲的核子研究中心在今年9月就要建立了，到时候利用量子加速器可能会证明一些有关弦的东西
关于M理论是建立在弦理论的基础上的一种理论，它的最终目标是要用一条规律来描述已知的所有力(电磁力、弱力、强力、引力)。
GUT大统一五种超弦统一:四大作用力结构表
一.引(重)力 二.强力三.弱力 四.电磁力
11维超重(引)力,, 大霹雳 ,引力, 奇点 , －－ , －+ , －+ , ++ 10维大统一力 GUT五种超弦 －+++ +++－ －－－+ +－－－ －+－+ +++－ －+－+ +－－－ 强作用力,ⅡB型弦,(含Ⅰ型, 闭弦 ,),ⅡA型弦,(含Ⅰ型闭弦) －+++,+++－,－－－+,+－－－
弱作用力 ,O型杂弦,E型杂弦,(含Ⅰ型开弦) －+－+,+++－,－+－+,+－－－ 阳电磁力,O型杂弦,阴电磁力,E型杂弦 －+－+,+++－,－+－+,－－－+
分化方向® ® ® ® ®
五种超弦统一:「时空」「电磁场」「质能」「动量」「力」「温度」的结构图表
五种超弦的结构 超弦名称
时间 = 空间弯曲 曲率的大小 ( 空间曲率 大- 时间膨胀 变慢, 空间曲率小-时间收缩变快) =闭弦态 引力子 卷缩紧化或展开扩张的强度 －+纵,－+向,－+闭,+－弦,(以引力子代表, 引力质量 ,) Ⅰ,型,闭,弦
空间 =时间膨胀收缩的大小 (时间膨胀变慢-空间收缩, 时间收缩变快-空间膨胀 =开弦态重力子收缩紧化或展开扩张的强度 +－+－,－+－+,横向开弦,(以重力子代表, 惯性质量 ,) Ⅰ型开弦
电场 －+－+,+++－,－+－+,+－－－ O型杂弦,(含Ⅰ型开弦),E型杂弦,(含Ⅰ型开弦)
磁场 －+++,,+++－,,－－－+,,+－－－ ⅡB型右旋闭弦,ⅡA型左旋闭弦
质量 ,=超弦振幅(引力质量),纵质量,=超弦张力(惯性质量),横质量 +引纵 +力质 +质量 －量 =实重力( real gravity) －+－+惯性质量 横质量 =视重力(visual gravity) －引纵 －力质 －质量 +量 =实重力(real gravity) +－+－惯性质量 横质量 =视重力(visual gravity) O型杂弦,(含Ⅰ型开弦),E型杂弦,(含Ⅰ型开弦)
动量 －+－+,+++－,－+－+,－－－+,+－－－,+++－ O型杂弦 (含Ⅰ型开弦) E型杂弦; (1/2)ⅡA型左旋闭弦 (含Ⅰ型开弦); (1/2)ⅡB型右旋闭弦
力 －+－+,+++－,－+－+,－+++,+－－－,+++－ O型杂弦,(含Ⅰ型开弦),E型杂弦,ⅡB型右旋闭弦,(含Ⅰ型开弦)
能量 －+－+; －+++ +++－; +－－－ －+－+; －－－+ +－－－; +++－ O型杂弦 ; ⅡB型右旋闭弦 (含Ⅰ型开弦);ⅡA型左旋闭弦 E型杂弦 ;ⅡA型左旋闭弦 (含Ⅰ型开弦);ⅡB型右旋闭弦
温度= 超弦 , 振动频率 五种超弦
M理论还未完善
m理论好比一张拼图，外围的图快非常好拼，而里边的一些图片就比较难拼了，因为缺口太多了。
m理论就是这样，现在还非常不完善，而且概括一切科学内容以也太难了。
3. 霍金所指的M-理论
英国著名物理学家斯蒂芬·霍金在自己的新书《大设计》中表示，宇宙并非上帝所造，现代科学可以解释宇宙的起源，宇宙是在物理定律“M-理论”的作用下，引发大爆炸而形成。 霍金所指的“M-理论”（一种弦理论）是物理学家试图通过一连串物理定律解释宇宙万物的“物理终极理论”，这一理论尚在艰难的完善过程中。霍金表示，“M-理论”就是爱因斯坦一直梦寐以求的统一场论。
霍金在《大设计》中指出：“由于万有引力等定律的存在，宇宙能够而且也必定是无中生有，自我创造，无须祈求上帝之手让宇宙运转，自我创造是宇宙、人类存在的原因。”
霍金的此番言论推翻了他早年发表的上帝创造宇宙的思想。1988年，霍金在《时间简史》中认为，创造万物的上帝与科学理解宇宙可以并存。他说：“我们若能发现一套完美的理论，这将是人类理性的终极胜利，因为，届时我们应会理解上帝的心意。”
新言论也对牛顿的理念提出了质疑，牛顿认为，宇宙由上帝所创造，因为宇宙无法自然地从混沌中产生。
在新书中，霍金以1992年发现的一颗行星为例，作为推翻牛顿理念的依据。该行星围绕另一颗恒星而不是太阳运行。霍金在书中写到：“这与我们所处的星球环境非常类似：一个太阳、地球与太阳之间的距离以及太阳的质量都恰到好处，这表明，我们所处的星球环境并非如此特别，因此，地球是被上帝精心设计来讨好人类的这一观点也站不住脚。”
他还据此认为，其他行星上也可能存在生命，也可能有另外的宇宙存在，这就是他所谓的“多重宇宙”观念。
有些基督教科学家对霍金的观点做出了回应，他们声称，霍金对上帝的理解存在误区，上帝可以解释目前宇宙中很多无法解释的问题。科学和宗教国际社会组织的 乔治·埃利斯表示，霍金的最新言论把公众带入了一个两难处境：只能在宗教和科学之中选择其一。
《大设计》将于9月9日面世，同《时间简史》一样，该书也由霍金与美国物理学家罗纳德·姆罗迪诺联袂撰写。
去年，霍金辞去了英国剑桥大学卢卡斯数学教授的职务，这是科学界最为崇高的教职之一，牛顿是第二任，在位33年，而霍金在位也达30年之久。
理论概述
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M理论，是为“物理的终极理论”而提议的理论，希望能借由单一个理论来解释所有物质与能源的本质与交互关系。物理学家希望能用一个理论来解释所有的物质与能源的本质和交互关系。它试图把4种作用力--电磁力、引力、强核力和弱核力统一起来。它还试图结合当前所有5种超弦理论和11维的超引力理论。
1984—1985年，弦理论发生第一次革命，其核心是发现“反常自由”的统一理论；19941995年，弦理论又发生既外向又内在的第二次革命，弦理论演变成M理论。第二次弦革命的主将威滕(EdwardWitten)被美国《生活》周刊评为二次大战后第六位最有影响的人物。
M理论的“M”包含有许多意思，例如魔术（magic）、神秘（mystery）、膜（membrane）、矩阵（matrix）或母亲（mother）等等。亦有人认为这个M字代表着威滕本人(Witten的"W"反转便是"M")
在围棋游戏中，只有围与不围这样很少的几条规则，加上黑白两色棋子，却可以弈出千变万化的对局。与此相似，现代科学认为，自然界由很少的几条规则支配，而存在着无限多种这些支配规律容许的状态和结构。任何尚未发现的力，必将是极微弱的，或其效应将受到强烈的限制。这些效应，要么被限制在极短的距离内，要么只对极其特殊的客体起作用。
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科学家非常自信地认为，他们发现了所有的力，并没有什么遗漏。但是，在描述这些力的规律时，他们却缺乏同样的自信。20世纪科学的两大支柱——量子力学和广义相对论——居然是不相容的。广义相对论在微观尺度上违背了量子力学的规则；而黑洞则在另一极端尺度上向量子力学自身的基础挑战。面对这一困境，与其说物理学不再辉煌，还不如说这预示着一场新的革命。
萨拉姆(A.Salam)和温伯格(S.Weinberg)的弱电统一理论，把分别描述电磁力和弱力的两条规律，简化为一条规律。而M理论的最终目标，是要用一条规律来描述已知的所有力(电磁力、弱力、强力、引力)。当前，有利于M理论的证据与日俱增，已取得令人振奋的进展。M理论成功的标志，在于让量子力学与广义相对论在新的理论框架中相容起来。
同弦论一样，M理论的关键概念是超对称性。所谓超对称性，是指玻色子和费米子之间的对称性。玻色子是以印度加尔各答大学物理学家玻色(S.N.Bose)的名字命名的；费米子是以建议实施曼哈顿工程的物理学家费米(E.Fermi)的名字命名的。玻色子具有整数自旋，而费米子具有半整数自旋。相对论性量子理论预言，粒子自旋与其统计性质之间存在某种联系，这一预言已在自然界中得到令人惊叹的证实。
在超对称物理中，所有粒子都有自己的超对称伙伴。它们有与原来粒子完全相同的量子数(色、电荷、重子数、轻子数等)。玻色子的超伙伴必定是费米子；费米子的超伙伴必定是玻色子。尽管尚未找到超对称伙伴存在的确切证据，但理论家仍坚信它的存在。他们认为，由于超对称是自发破缺的，超伙伴粒子的质量必定比原来粒子的大很多，所以才无法在现有的加速器中探测到它的存在。
局部超对称性，还提供将引力也纳入物理统一理论的新途径。爱因斯坦广义相对论，是根据广义时空坐标变换下的某些要求导出来的。在超对称时空坐标变换下，局部超对称性则预言存在“超引力”。在超引力理论中，引力相互作用由一种自旋为2的玻色子(引力子)来传递；而引力子的超伙伴，是自旋为3/2的费米子(引力微子)，它传递一种短程的相互作用。
历史玩笑
证明理论
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广义相对论没有对时空维数规定上限，在任何维黎曼流形上都能建立引力理论。超引力理论却对时空维数规定了一个上限——11维。更吸引人的是，已经证明，11维不仅是超引力容许的最大维数，也是纳入等距群SU(3)×SU(2)×U(1)的最小维数。描述强力的标准模型，即量子色动力学，是基于定域对称群SU(3)的规范理论，它的量子叫做胶子，作用于一个叫“色”的内禀量子数上。描述弱力和电磁力的温伯格-萨拉姆模型，是基于SU(2)×U(1)的规范理论。这个规范群作用在“味道”上，而不是在“颜色”上，它不是精确的，而是自发破缺的。由于这些理由，许多物理学家开始探讨11维的超引力理论，期望这就是他们寻求的统一理论。
然而，在手征性面前，引力理论的一根支柱突然倒塌了。手征性2是自然界的一个重要特征，许多自然对象都有类似于人的左手与右手那样的对称性。像中微子的自旋，就始终是左手的。
20世纪20年代，波兰人卡卢扎(T.Kaluza)和瑞典人克莱因(O.Klein)，发现从高维空间约化到可观测的4维时空的机制。若11维超引力中的7维空间是紧致的，且其尺度为10-33厘米(缘此其不被觉察)，就会导出粒子物理标准模型所需的SU(3)×SU(2)×U(1)对称群。但是，在时空从11维紧致化到4维时，却无法导出手征性来。到了1984年，超引力丧失领头理论地位，超弦理论取而代之。当时，“让11维见鬼去吧！”——“夸克之父”盖尔曼(M.Gell-Mann)的这句名言，表达了不少物理学家对11维的失望情绪。
历史的变化
从1984年起，人们认定10维时空是最佳选择，10维时空的弦论替代了11维时空的超引力理论。曾流行过五种弦论，其不同在于未破缺的超对称性荷的数目，以及所带有的规范群。在10维时空中，最小的旋量具有16个实分量，有三种弦论的守恒超荷恰巧对应于这种情况，它们是类型Ⅰ、杂优弦HE和HO。其余两种弦论含有2个旋量超荷，称为类型Ⅱ弦。其中，类型ⅡA的旋量具有相对的手征性，类型ⅡB的旋量具有相同的手征性。HE和HO二种杂优弦，分别带有E8×E8规范群和SO(32)规范群。类型Ⅰ弦也具有SO(32)规范群，它是开弦，而其余的4种弦是闭弦。重要的是，它们都是反常自由的，即弦论提供了一种与量子力学相容的引力理论。在这些理论中，HE弦至少在原则上能解释所有已知粒子和力的性质，当然也包括手征性在内。
然而，弦论绝非美轮美奂，至少可从四方面对它诘难。首先，人们本将弦论当作物理统一理论来追寻，它的五种不同理论却又给出了五种不同的宇宙，若人类生活在其中的一种宇宙之中，那么其余四种理论描述的宇宙，又是何等样的生物居住其中呢？其次，若将粒子看作弦，那为什么不将它们看作膜，抑或看作p维客体——胚(brane)呢？再者，关于弦论的实验验证，传统的粒子加速器方法，显然受到技术和经费两方面限制，然而新的方法又在何处？最后，超对称性容许时空的最大维数是11维，为什么弦论只到10维就戛然而止了呢？余下的那一维是逃逸了，还是隐藏起来了呢？
历史真会开玩笑，在人们让11维“见鬼”十年之后，1994年开始了弦论的第二次革命。此后，五种不同的弦论在本质上被证明是等价的，它们可以从11维时空的M理论导出。经历了十年艰苦卓绝的辛劳，人们居然又回到了原来的时空维数，否定之否定实在是条奥妙的哲理。
各种争锋
M理论
对偶性与M理论
M理论的11维真空，能用一个称作11维时空普朗克质量mP的单一标度表征。若将11维时空中的一个空间维度，取成半径为R的圆周，就可以将它与类型ⅡA的弦论联系起来。类型ⅡA弦论有一个无量纲的弦耦合常数gs，它由膨胀子场Φ(一种属于类型ⅡA超引力多重态的无质量标量场)的值决定。类型ⅡA的质量标度ms的平方，给出基本ⅡA弦的张力，11维与10维的ⅡA的参数之间的关系为(略去数值因子2π)ms2=RmP3，gs=Rms。
ⅡA理论中经常使用的微扰分析，是将ms固定而对gs展开。从第二个关系式可见，这是关于R=0的展开，这也就是为什么在弦微扰论中没有发现11维解释的原因。半径R是一个模(modulas)，它由带有平坦势的无质量标量场的值确定。若这个模取值为零，对应于ⅡA理论；若取值无穷大，则对应于11维理论。
杂优弦HE与11维理论也有相似的联系，差别在于紧致的空间不再是圆周，而是一条线段。这个紧致化会产生两个平行的10维切面，而每一面又对应于一个E8规范群。引力场存在于块中。从11维时空更能说明，为什么采用E8×E8规范群才会是量子力学“反常自由”的。
早在本世纪初，德国女学者诺特(E.Noether)证明了一条著名定律：对称性对应于某一种物理守恒定律。电荷、色荷，以及别的守恒荷，都能看成是诺特荷。某些粒子的特性在场变形下保持不变，这样的守恒律称为拓扑的，其守恒荷为拓扑荷。按照传统观点，轻子与夸克被认作是基本粒子，而单极子等携带拓扑荷的孤子是派生的。是否能颠倒过来猜想呢？即猜想单极子带诺特荷，而电子带拓扑荷呢？这一猜想被称作蒙托南-奥利夫(Montonen-Olive)猜想，它给物理计算带来了意料不到的惊喜。带有e荷的基本粒子等价于1/e的拓扑孤子，而粒子的荷对应于它的相互作用耦合强度。夸克的耦合强度较强，因而不能用微扰论计算，但可用耦合强度较弱的对偶理论计算。
这方面的一个突破性进展，是由印度物理学家森(AshokeSen)取得的。他证明，在超对称理论中，必然存在既带电荷又带磁荷的孤子。当这一猜测推广到弦论后，它被称作S对偶性。S对偶性是强耦合与弱耦合之间的对偶性，由于耦合强度对应于膨胀子场Φ的值。杂优弦HO与类型I弦可通过各自的膨胀子场联系起来，即Φ(I)+Φ(HO)=0。
弱HO耦合对应Φ(HO)=-∞，而强HO耦合对应Φ(HO)=+∞。可见，杂优弦是I型弦的非微扰激发态。这样，S对偶性便解释了一个长期令人疑惑的问题：HO弦与I型弦,有着相同的超对称荷和规范群SO(32)，却有着非常不同的性质。
在弦论中，还存在着一种在大小紧致体积之间的对偶性，称作T对偶性。举例来说，ⅡA理论在某一半径为RA的圆周上紧致化和ⅡB理论在另一半径为RB的圆周上紧致化，两者是等价的，且有关系RB=(ms2RA)-1。
于是，当模RA从无穷大变到零时，RB从零变到无穷大，这给出了ⅡA和ⅡB之间的联系。两种杂优弦间的联系，虽有技术细节的不同，本质却是一样的。
弦论还有一个定向反转的对称性，如将定向弦进行投影，将会得到两种不同的结果：扭曲的非定向开弦和不扭曲的非定向闭弦。这就是ⅡB型弦和I型弦之间的联系。在M理论的语言中，这一结果被说成:开弦是狄利克雷胚的衍生物。
p胚的分类与对偶
众所周知，有质量的矢量粒子有3个极化态，而无质量的光子只有2个极化态。无质量态可以看作是有质量态的临界状态。在4维时空的庞加莱对称性中，用小群表示描述光子态。小群表示又称短表示，这一代数结构可以推广到11维超对称理论。临界质量也会在M理论中重现。由诺特定理，能量和动量守恒是时空平移对称性的推论。超对称荷的反对易子是能量和动量的线性组合，这是超引力的代数基础。然而，两个不同超对称荷的反对易子，却可生成新的荷。这个荷称作中心荷Q。对于带有中心荷的超代数也有一个短表示，它将与M理论的非微扰结构密切相关。
对于带有中心荷的粒子态，代数结构蕴涵着物理关系m≥|Q|，即质量将大于中心荷的绝对值。若粒子态是短表示的话，该关系取临界情形m=|Q|,通常称为BPS态。这一性质的最初形式是前苏联学者博戈莫尔内(E.B.Bogomol'nyi)、美国学者普拉萨德(M.K.Prasad)和萨默菲尔德(C.M.Sommerfield)在研究规范场中单极子时发现的。
如果将BPS态概念应用到p胚，这时中心荷用一个p秩张量来描述，BPS条件化作p胚的单位体积质量等于荷密度。处于BPS态的p胚将是一个保留某种超对称性的低能有效理论的解。Ⅱ型弦与11维超引力都含有两类BPS态p胚，一类称为电的，另一类称为磁的，它们都保留了一半的超对称性。
在10维弦论中，据弦张力Tp与弦耦合常数gs的依赖关系，p胚可分成三类。当Tp独立于gs，且与弦质量参数的关系为Tp∽(ms)p+1，则称胚为基本p胚；这种情形仅发生在p=1时，故又称它为基本弦；这又是在弱耦合下仅有的解，故它又是仅可使用微扰的弦。当弦张力Tp∽(ms)p+1/gs2，则称胚为孤子p胚；事实上这仅发生在p=5时，它是基本弦的磁对偶，记作NS5胚。当Tp∽(ms)p+1/gs，则称胚为狄利克雷p胚，记作Dp胚，其性质介于基本弦和孤子之间。通过磁对偶性，Dp胚将与Dp′胚联系起来，其中p+p′=6。
在11维时空中，存在两类p胚：一类是曾被命名为超膜的M2胚，另一类称为M5胚的5胚，它们互为电磁对偶。11维理论仅有一个特征参数mP，它与弦张力Tp的关系为Tp∽(mP)p+1。将11维理论通过其中1维空间作圆周紧致化,能导出ⅡA型理论。那么，p胚在这个紧致化过程中将做出什么变化呢？p胚的空间维数可以占据或不占据紧致维。倘若占据，M2胚将卷曲成基本弦，M5胚卷曲成D4胚；倘若不占据，M2胚化作D4胚，M5化作NS5胚。
掀起一场宇宙学风暴
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当年，许多物理学家之所以舍弃11维超引力，无情地让它“见鬼”去，乃因威滕等人认为，在将11维紧致化到4维时，无法导出手征性。十年后，威滕又否定了自己，这一否定正是威滕雄浑浩博哲学气息的表露。事实上，独立于人类而存在的外部世界，就像一个巨大而永恒的谜，对这个世界作凝视沉思，就像寻求解放一样，吸引着每一个具有哲学气息的物理学家。
威滕和伐(PeterHorava)发现，从11维的M理论可以找到手征性的起源。他们将M理论中的一个空间维数收缩成一条线段，得到两个用该线段联系起来的10维时空。粒子和弦仅存在于线段两端的两个平行的时空中，它们通过引力彼此联系。物理学家猜测，宇宙中所有的可见物质位于其中的一个，而困扰着物理学家的暗物质则在另一个平行的时空中，物质与暗物质之间仅通过引力相联系。这样，便可巧妙地解释宇宙中为什么存在看不到的质量。
这一图象具有极其重要的物理意义，可用来检验M理论。70年代，物理学家已认识到，所有相互作用的耦合强度随能量变化，即耦合常数不再是常数，而是能量的函数，并给它取了个形象的名称——跑步耦合常数。90年代，物理学家又发现，在超对称大统一理论中，电磁力、弱力与强力的耦合强度，会聚在能量标度E约为1016吉电子伏的那一点上。物理学家们为这一成功喝彩不已，一些带有浪漫情结的评论家甚至认为，超对称已取得最终的胜利，不必再等待2005年在LHC对撞机上的检验实验。
然而，这里只统一了宇宙四大基本相互作用中的三个，还有一个引力。对这个人类最先认识的引力，又将如何处置呢？给人启迪的是，上述三力统一的耦合强度与无量纲量GE2(G为牛顿引力常数)相近，而不相等。在威滕-荷拉伐方案中，可选择线段的尺寸，使已知的四种力一起会聚在同一能量标度E上。这就是说，引力的量子效应，将在比普朗克能量标度低得多的标度(E≈1016吉电子伏)上起作用，这无疑将对宇宙学产生全面的影响。如果宇宙学家们抬头看看自己的窗外，也许会警觉到暴风雨正在酝酿，但是绝大多数人仍继续沉溺在庆祝标准宇宙模型的杯光酒影之中。

此两层来自百Du百科
M理论的卓越成就
当其他类型的力不存在时，所有受引力作用的系统都会坍缩成黑洞。地球之所以没有被它自身的重量压垮，是因为构成它的物质很硬，这硬度来源于电磁力。同样，太阳之所以没有坍缩，也只是因为太阳内部的核反应产生了巨大的外向力。假如地球和太阳失去这些力，就会在短短的几分钟之内收缩，且越缩越快。随着收缩，引力会增加，收缩的速度也随之加快，从而将它们吞没在逐步上升的时空弯曲里，变成黑洞。从外部看黑洞，那里的时间好像停止了，不会看到进一步的变化。黑洞所代表的，就是受引力作用系统的最终平衡态，该态相当于最大的熵。尽管目前对一般的量子引力尚不明了，霍金(StephenHawking)却利用量子论，成功地对黑洞提出了一个熵的公式。这个事实，有时被叫做黑洞悖论。
在廿多岁就解决规范场量子化问题的荷兰理论物理学家胡夫特(G.t'Hooft)，曾向弦学者提出关于弦论为何没能解决黑洞问题的质询。当时人们并不明白，这究竟是诘难，还是鼓励？然而，在弦论演化成M理论之际，所有的疑问很快消散了。胡夫特这位物理感觉十分敏锐的天才，在山雨欲来之际听到了雷声，但他也没能预见到，来的是何等样一场风暴！
在某些情形下，Dp胚可以解释成为黑洞，或者更恰当地说是黑胚，即是任何物质(包括光在内)都不能从中逃逸的客体。于是，开弦可以看成是有一部分隐藏在黑胚之中的闭弦。可以将黑洞看成是由7个紧致维的黑胚构成的,从而M理论将为解决黑洞悖论提供途径。霍金认为黑洞并不是完全黑的，它可以辐射出能量。黑洞有熵，熵是用量子态数目来衡量的一个系统的无序程度。在M理论之前，如何清点黑洞量子态数目，人们束手无策。斯特龙明格(AndrewStrominger)和瓦法(CumrunVafa)利用Dp胚方法，计算了黑胚中的量子态数目。他们发现，计算所得的熵与霍金预言的完全一致。这无疑是M理论取得的又一项卓越成就。
10维弦论紧致化到4维的方式有成千上万种，不同方式产生出4维世界中不同的运行机制。于是，不信弦的人认为，这根本就没作预测。然而，在M理论中，黑胚有望解决这一难题。现已证明，当黑胚包绕着一个洞收缩时，黑胚的质量将会消失。这一性质将对时空本身产生绝妙的影响，它将改变经典拓扑学的法则，使得时空拓扑发生变化。一个带有若干洞的时空，可以想象成一块沪上的早点——蜂糕。在黑胚作用下，它变成了另一块蜂糕，即变成了另一带有不同数目洞的时空。利用这一方法，可以把所有不同的时空联系起来。这样，对弦紧致问题的诘难，就容易解决了。M理论最终将依照某种极值原理，选择一个稳定的时空，弦就在这个时空中生存下来。接下来便是，振动着的弦将产生人类已知的粒子和力，也就是产生出人类所处的现实世界。
仍然是个未决问题
尽管M理论已取得累累硕果，然而种种迹象表明，已经窥见的不过是些“雪泥鸿爪”而已，最深层的奥秘尚待揭示，什么是M理论的真面貌，仍然是一个未决问题。尽管M理论的成功，使弦论学家摆脱了昔日的困境，但他们必将以“往日崎岖还记否？路长人困蹇驴嘶。”来勉励自己3，希望在今后几年中发现M理论的真面目。
美国学者苏什金(LeonardSusskind)等人，进行了一次新尝试，他们称M理论为矩阵理论(英语中矩阵一词，也是以M开头的)。试图给M理论下一个严格的定义。矩阵理论的基础是无穷多个0胚(也就是粒子)，这些粒子的坐标(即时空位置)不再是通常的数，而是相互之间不能对易的矩阵。在矩阵理论中，时空本身成了一个模糊的概念，这一方法使物理学家大为振奋。施瓦茨呼吁大家关心这些研究，同时指出矩阵理论含有一个重要的未决问题：“当多个空间紧致维数出现时，在矩阵理论中用环面Tn紧致化将会遇到困难，或许会找到更好的紧致化方法，否则新的研究是必要的。”
爱因斯坦说：“关于这个世界，最不可理解的是，这个世界是可以理解的。”今天，对于M理论，最不可理解的是，它居然已经把理解世界推进了一大步。
霍金阐释“M理论”
科学大师霍金教授在北京国际会议中心，作主题为“膜的新奇世界”的科普报告。与昨天的国际弦理论会议不同的是，霍金教授今天下午运用他特殊的点击电脑方式，用更为“公众”、更为“通俗”的语言，向北京公众阐释了他的关于天体演化的“M理论”。
当霍金教授出现在报告厅里，现场观众全体起立欢迎这位轮椅上的伟人，热烈的掌声接连响起三次。报告在语音合成器俏皮的声音中开始了。在近两个小时的过程中，他就用手中的控制器做着报告，一幅幅生动的图片将观众带入了一个神奇的世界。在近两个小时的报告中，现场观众鸦雀无声，只有中间的几个小幽默让听众爆发出一阵阵笑声。
简单的东西需要复杂起来才能打动人，相反，霍金用简单的语言阐释了当今世界最为高深的理论。我们的眼睛只有三维，但霍金要用简单的语言解释十维的空间，霍金的“M理论”把观众置于了一个平常无法想象的平台。报告对“M理论”的讲解深入浅出，据记者介绍，如果读过霍金的《时间简史》，对“天才”的精彩演讲可能会领悟得更多。然而天才最容易成为明星，而观众似乎成了“追星族”。
由于准备充分，霍金教授的报告相当成功，霍金教授整个过程只需轻点手指，就完成整个报告过程。霍金教授的报告大约在5点10结束，之后他匆匆地离开了会议中心，在报告过程中没有接受记者的提问报告结束后也没有接受记者的采访。
科学大师霍金教授来到中国之后，“霍金热”迅速地席卷了中国大地。与病魔抗争了30多年的霍金，虽然现在只剩三个手指受自己支配，但他最不喜欢被看做残疾人。尽管身体受到了束缚，但霍金的大脑却从没停止过对浩瀚宇宙的思考。
“弦理论”是当今物理学界最大胆的理论假说。它第一次将广义相对论和量子力学这两大基础理论统一起来，有望解决一些长期困扰物理学界的世纪难题，如黑洞的本质和宇宙的起源等。如果这一理论被实验所证实，它将从根本上改变人们对物质结构、空间和时间的认识。
“弦理论”的一个基本观点就是认为自然界的基本单元不是像电子、光子和夸克这样的粒子，这些看起来像基本粒子的东西实际上都是很小很小的弦的闭合圈(称为闭合弦或闭弦)，闭弦的不同振动和运动就给出这些不同的基本粒子。而最近，人们对弦理论结构的认识又有了飞速的进展，发现了弦理论中的许多新组元(“膜”)。现在人们通常把弦理论和这些新引进的理论称为“膜理论”。
早在爱因斯坦生命中的最后30年里，他一直在寻找一种理论?一个能在单独的包罗万象的数学框架下描写自然界所有力的理论。虽然爱因斯坦空手而归，但今天，部分物理学家却相信他们发现了一个能把这些知识缝合的理论，就是超弦理论，这也就是霍金来参加的“北京国际弦理论会议”的主题。
这些理论对于只具有普通知识的公众来说是非常难以理解的。例如，我们肉眼所看到的物体是三维空间的，如果加上时间维度，则是四维。但“膜理论”却揭示了弦理论的第10维空间方向，因为理论的最大维度是11维。而且认为我们现在就有可能探测那些额外的维度。那么它究竟是怎么回事呢？也许只有霍金才能通俗地解释这一切，答案可能就在他的科普报告会上。
弦理论是一门理论物理学上的学说。理论里的物理模型认为组成所有物质的最基本单位是一小段“能量弦线”，大至星际银河，小至电子，质子，夸克一类的基本粒子都是由这占有二度空间的“能量线”所组成。中文的翻译上，一般是译作“弦”或“弦”。
较早时期所建立的粒子学说则是认为所有物质是由只占ㄧ度空间的“点”状粒子所组成，也是目前广为接受的物理模型，也很成功的解释和预测相当多的物理现象和问题，但是此理论所根据的“粒子模型”却遇到一些无法解释的问题。比较起来，“弦理论”的基础是“波动模型”，因此能够避开前一种理论所遇到的问题。更深的弦理论学说不只是描述“弦”状物体，还包含了点状、薄膜状物体，更高维度的空间，甚至平行宇宙。值得注意的是，弦理论目前尚未能做出可以实验验证的准确预测，关于这一点，以下内文会说明。
超弦论与M理论评价
超弦论与M理论评价远远的超出了人类的想象
广义相对论与量子力学的统一还十分遥远
当代科学家没有人能画出完美的Hubble图，标准宇宙学的R--W度规凭空创设，把Hubble定律硬插入，所以Hubble常教H的取值，没有人们公认的准确值。对宇宙观测的数据分析，各人所需，在国际网站上天文学的顶尖学者的论文没有准确的H值。

宇宙具有自我演变的能力，不需要有谁去创世，也不需要有谁的手去推动它。所谓的某某创世说只是一种精神信仰。在这里，楼主无意排斥和贬低任何宗教。只是在陈述事实，陈述真相。对宇宙真相的尊重和追求，就是楼主的信仰。
无中生万有，万有终归于无。空演变为色，色将归于空。色不异空，空不异色，色即是空，空即是色。科学和佛道是相通的。只是得出结论的角度不同，使用的方法不同。

一种是以想象开辟道路，用数学方式加以计算和论证，用科学实验加以再次验证。另一种是以修练开辟道路，守戒修定，以定生慧。激发潜能，直接看到宇宙真相。
前者，对实验设备要求太高，实验难度过大，导致M理论暂时只能停留在想象中，停留在数学推演阶段。
而后者，对人的要求太高，目前人类的数十亿人中竞再无一人能达到如此境界，也只停留在了遥远的传说和某些经文中。
总之，看清宇宙真相，真比登天更难。

然而，人类探求宇宙真相的脚步，决不能因此而停留。再缓慢的前行，终归于真相一步步地接近。否则，停滞和倒退，人类将无法跨越式的提升，永远无法融入宇宙高级文明，从而停留在智慧生命的初级阶段。

迅子」(tachyon):又称为:快子(faston),速子.是一种理论上「超光速」的次原子粒子,而且「迅子」是「反引力」(斥力)的粒子,并以虚数i作为表达,共有3种「迅子」:
第一种是「正能量迅子」:放出能量,不断加速超光速而回到过去的迅子.
第二种是「0能量迅子」:过去,现在,未来同时存在的超时空迅子.
第三种是「负能量迅子」:吸收无限能量,进入无限未来的迅子.
三种「迅子」都相当不可思议, 就像虚数i及－i一样,表面上不存在,一旦相乘,又会产生实数,三种「迅子」也一样,相互迭加后,又会回到物质宇宙.「迅子」与一般相对称为「慢子」(tardyon)的物质粒子,几乎无相互作用,故在能量,动量图中为虚数的「类空面」(spacelike),也就是说不存在于正常宇宙时空中,故为反宇宙粒子(此反宇宙绝非由相反电荷及自旋的反粒子所组成的宇宙,而是反万有引力的斥力宇宙,1998年发现的暗能量正为斥力).此外,「迅子」的其它特性大略如下:
1.永恒以「超光速」运动,吸收能量,超光速就减速,放出能量,超光速反而加速
2.正能量迅子为有限超光速,零能量及负能量迅子为无限超光速.
3.顺宇宙旋转方向, 做超光速运动,会进入未来,逆宇宙旋转方向,做超光速运动,则回到过去.
4.存在于无限小的黑洞中及宇宙外无边界的暗能量中
因为是由「狭义相对论」所衍生出的「假说粒子」,故「超光速现象」的物理法则,就称为「超光速-相对论」(Meta Relativity)
而「超光速-相对论」有四项与三度空间完全相反的物理定律公式
其公式如下:
(1).万有斥力换算公式: -F=GMm×r2
根据「牛顿-万有引力」公式为:F=GMm/r2即「万有引力」的「作用力」与二物体「距离的平方」成「反比」,就是说:二物体「距离」愈远,「万有引力」的「作用力」愈小.
但「万有斥力」公式却为: -F=GMm×r2即「万有斥力」的「反向作用力」却与二物体「距离的平方」成「正比」,也就是说二物体「距离」愈远,「万有斥力」的「反向作用力」反而愈大. 正因为如此,反宇宙「万有斥力」的「暗能量」才「加速」了现今「本宇宙」的「膨胀」.也因而「本宇宙」的「引力场」,就愈拉愈远,此为「引力扩散效应」.
(注:1.「重力常数」-G,因为不同的「宇宙」而有不同的「值」.
2.M与m为二物体的「质量」.
3.r为二物体的「距离」)
(2).时间转换公式t0=t＊ -愈快的「超光速」,时间流动的愈快, 因此「迅子」能将宇宙极其长久的时间,浓缩成-无限短的「一剎那」,而于「剎那间穿越宇宙」,一闪即逝,正因如此,任何科学仪器均「难以捕捉」到「迅子」,此为「时间浓缩效应」亦可解释为:「剎那永恒效应」
(3).空间转换公式l＊=l0 -愈快的「超光速」,「迅子」愈为扩大.意即进入「超光速」后,随「超光速」的加快,由「迅子」组成的「超空间」亦随之扩大包围「宇宙星系」,此为「空间扩大效应」
(4).质量转换公式m＊=m0 -愈快的「超光速」,「迅子」质量愈小,「迅子」会「吸收」及「放出」能量.
正如前述,当「迅子-吸收能量」时,为「减速-超光速」,而当「迅子-放出能量」时,则为「加速-超光速」. 故「0质量-迅子」或「负质量-迅子」,均呈现为:「无限快的超光速」,及「无限大的超空间」,
此为「质(能)量收放效应」.
由上述可知,「反宇宙:超光速-迅子」的本质,实为内,外包围「各级粒子」及「各层宇宙星系」的「超时空场」,且具有包围「宇宙-内,外时空」的「四大效应」即:
1.「引力扩散效应」
2.「剎那永恒效应」
3.「空间扩大效应」
4.「质(能)量收放效应」.
(注: t0-固有时间, t＊-超光速时的时间, l0-固有大小及空间, l＊-超光速时的迅子大小及空间, m0-固有质量, m＊-超光速时的质量, V-超光速, C-光速)

暗能量是驱动宇宙运动的一种能量。它和暗物质都不会吸收、反射或者辐射光，所以人类无法直接使用现有的技术进行观测。
中文名
暗能量
外文名
Dark Energy
类属
宇宙学
模型
宇宙学常数和标量场
占宇宙质量
68.3%
可能会吞食暗物质
人类到目前为止对宇宙的研究表明：27%的宇宙是由暗物质组成的，暗物质就像胶水一样把所有物质连接在一起。新的一项研究发现，一部分暗物质正在消失，而导致他们消失的原因则是暗能量。 暗能量很有可能在消耗着暗物质，如果这一推论正确那这种现象将对宇宙的未来产生重大的影响。相关结果已经发表在了物理学评论快报上。
共5张
暗能量
(重点)一暗能量和暗物质并不会吸收、反射或者辐射光，所以人类无法直接使用现有的技术进行观测。于是研究测试它们的性质变得十分困难。天文学家们一直以来通过观测一些宇宙结构和物质受引力的影响以及能够探测到的辐射来研究这一概念。
这项研究是基于宇宙时空的基本性质。在宇宙层面上来看还能揭示它的命运。如果暗能量真的持续吞噬暗物质的话，那我们的宇宙最后就会成为一个近乎绝对的虚无。暗物质在宇宙中的作用就相当于一个框架，如果不是因为暗物质我们所见到的星系们就不会在今天的位置。目前的研究表明暗物质很可能在被消耗，我们宇宙框架的成长随之变慢。
约二十年前，一项研究表明我们的宇宙正在膨胀，而膨胀的速率不是恒定或减慢，而是在加速。这项研究在2011年被授予了诺贝尔物理学奖。 学者们认为暗能量的密度可能是一种宇宙常量，而真空则提供了宇宙膨胀的动力。
通过研究许多不同的资料，研究小组比较了宇宙的膨胀规律。他们认为暗能量吞噬暗物质可以作为宇宙加速膨胀的解释。而传统的标准模型对这一现象并不能给出合理完整的解析。
当然并不是所有学者都对这一猜想买账。自从二十世纪九十年代天文学家们达成了某种现象或者物质正在导致宇宙加速膨胀以来学术界对这个问题就一直争论不休。而人类的数据库并不足以让任何假设得到充分的证实。虽然这次学术界提出的猜想很可能正确并正在成为天文学界进一步研究的方向，但是显然对于宇宙真相的认知我们人类还差之甚远。[1]
猜想
宇宙学中，暗能量[2] 是某些人的猜想，指一种充溢空间的、具有负压强的能量。按照相对论，这种负压强在长距离类似于一种反引力。这个猜想是解释宇宙加速膨胀和宇宙中失落物质等问题的一个最流行的方案。天文学家埃德温·哈勃发现宇宙中的其它星系似乎都在向着距离人们生活的银河系越来越远的方向移动。而且它们移动的越远，运行的速度就越快。但是，天体物理学家此前曾经指出，引力会使得宇宙的膨胀速度逐渐减缓。之后在1998年，两个研究小组通过观察发现，Ia型超新星—种罕见的恒星爆炸能够释放出数量巨大的，持久的光——颠覆了天体物理学家提出的理论。
通过仔细测量来自这些活动的光的红移现象（光波向着可见光谱中红色的一端变化）——类似于当火车汽笛声离你越来越远时，声调也会越来越低的“多普勒效应”。“真空”（有科学家认为“真空”不空）空间本身似乎也在作为一种能够将物质分离开来的力量起作用。
在物理宇宙学中，暗能量是一种充溢空间的、增加宇宙膨胀速度的难以察觉的能量形式。暗能量假说是当今对宇宙加速膨胀的观测结果的解释中最为流行的一种。在宇宙标准模型中，暗能量占据宇宙约68.3%的质能。
模型
暗能量现有两种模型：宇宙学常数（即一种均匀充满空间的常能量密度）和标量场（即一个能量密度随时空变化的动力学场，如第五元素和模空间）。对宇宙有恒定影响的标量场常被包含在宇宙常数中。宇宙常数在物理上等价于真空能量。在空间上变化的标量场很难从宇宙常数中分离出来，因为变化太缓慢了。
特点
暗能量与光会发生中和作用，作用域为同级暗能量的分布范围。当暗能量与光反应时，会对作用域的时间产生影响，绝对速度v0>c，此时作用域的能量E产生跃迁，根据E=mc2，作用域内的物质质量会有减少。由于宇宙空间不断发生的中和反应，作用域内的物质质量不断减小致使物质的引力减小，出现宇宙膨胀[3] 。
对宇宙膨胀的高精度测量可以使我们对膨胀速度随时间变化有更深入的理解。在广义相对论中，膨胀速度的变化受宇宙状态方程式的影响。确定暗物质的状态方程式是当今观测宇宙学的最主要问题之一。
加入宇宙学常数后，宇宙学标准罗伯逊-沃尔克度规可以导出Λ-冷暗物质模型，后者因与观测结果的精确吻合而被称为宇宙“标准模型”。暗物质被认为是当今形式化宇宙循环模型的至关重要的一个因素。
暗能量这个名词是由迈克·透纳引进的。

起源
关于暗能量概念的起源，还得追溯到科学巨匠爱因斯坦他在1917年由他在两年前提出的广义相对论导出的一组引力方程式，方程式的结果都预示着宇宙是在做永恒的运动，这个结果与爱因斯坦的宇宙是静止的观点相违背，为了使这个结果能预示宇宙是呈静止状态爱因斯坦又给方程式引入了一个项，这个项称之为的“宇宙常数”。
1997年12月，作为“大红移超新星搜索小组”的成员的哈佛大学天文学家罗伯特·基尔希纳根据超新星的变化显示，宇宙膨胀速度非但没有在自身重力下变慢反而在一种看不见的、无人能解释的、神秘力量的控制、推动下变快，人们只是猜测：所处的这个宇宙可能处于一种人类还不了解、还未认识到物质的固态、液态、气态、“场态”之后另一种物质状态的物质控制、作用之下，这种物质不同于普通物质的一切属性及其存在和作用机制，这种“物质”因其绝对不同于人们所熟知的普通物质态，故而科学家为了区分它们暂且将它称之为“暗物质”、将其具备的作用称之为“暗能量”，“暗物质”就成为当今天文学界、宇宙学界和物理学界等等科学界中最大的谜团之一。后来人们经过哈勃空间望远镜观测发现，事实上宇宙是在不断膨胀着的并且这一观测结果完全与引入“宇宙常数”之前的引力方程的计算结果相符合，爱因斯坦得知“实际上的宇宙是在膨胀着的”这个消息后非常后悔，因此他认为：“引入宇宙常数是我这一生所犯的最大错误！”现在看来，他的结论下得过早。此后那个“宇宙常数”便被人们所遗忘，后来的一次天文探测宇宙可能在加速膨胀，这就预示着宇宙中存在着某种“巨大的东西”，此后这个“宇宙常数”被赋予“暗能量”的含义。科学家对宇宙的组成部分有了新的认识，宇宙中普通物质和暗物质的比例高于此前假设，而暗能量这股被认为是导致宇宙加速膨胀的神秘力量则比想象中少，占不到70%。 但这依旧表明人们看到的宇宙、认识到的宇宙只占整个宇宙的4%的比例，而占96%(57年诺贝尔奖得主李政道先生甚至还认为是99%以上)的东西竟然是不为我们所知道的。关于暗物质和暗能量的客观存在性1957年诺贝尔奖得主李政道先生在他所著的《物理学的挑战》中已经详细而全面的论证了。

暗能量
在新世纪之初美国国家研究委员会发布一份题为《建立夸克与宇宙的联系：新世纪11大科学问题》的研究报告，科学家们在报告中认为，暗物质和暗能量应该是未来几十年天文学研究的重中之重，“暗物质”的本质问题和“暗能量”的性质问题在报告所列出的11个大问题中分列为第一、第二位。
美国航天局在轨道中运行的威尔金森微波仪探测卫星收集到的材料也证明超新星在发生同样的变化。这些变化的含义的确令科学家忐忑不安，因为这将预示着爱因斯坦、霍金等理论家可能都错了，影响并决定整个宇宙的力量不是引力和重力等已知作用力，而是以“宇宙常量”形式存在的“暗能量”和“暗物质”。所以有人认为，暗能量在宇宙中更像是一种背景和一种“超导体”，它就像是空气相对于人类或者是大海相对于鱼儿一样，故尔在宇宙物理学上它的确表现得更像一个真空，因此也有人把“暗能量”称之为“真空能”。真空是不是就是“暗能量”？“暗能量”是不是就是“真空能”呢？如果真空真是“暗能量”那么就应该具备一切能量的基本属性和基本特征—力量。可见真空是否具备力的特征和力的属性也就成为“暗能量”成为真空的前提条件。
综上所述可以看出，所有矛盾的焦点都集中在真空是否具备力的属性这个问题上，如果真空一旦被证明具备力的属性，那么“真空力”就成为独立于万有引力、电磁力、强力和弱力之后在自然界中普遍存在着的第五种自然作用力即“第五种力”；那么真空就是物理学史上已经被抛弃的“以太”；而“以太”其实就是真空的某一种效应；那么真空也就是那个占整个宇宙96%以上的份额并控制着整个宇宙的神秘能量—“暗能量”，这一切的一切就因为真空有力而变为现实、变为可知的。故而真空是否具备力的属性也就成为本文的核心中的焦点。众所周知，物理学其本身就是一门以实验为基础的科学，从伽利略的比萨斜塔实验到迈克耳逊——莫雷实验，在高科技下的各种高能物理粒子实验无不说明实验方法在物理学中占据着非常重要的地位并发挥着重要的作用。每一个新理论的背后都必须有着坚实的实验作为后盾，每一个新实验现象的出现也必将引发一套全新的理论体系，所以实验是寻找并证实真空力的属性的主要方法和途径。

暗能量
另一方面，不与辐射耦合的暗物质，其微小的涨落在普通物质脱耦之前就放大了许多倍。在普通物质脱耦之后，已经成团的暗物质就开始吸引普通物质。因此这需要一个初始的涨落，但是它的振幅非常非常的小。这里需要的物质就是冷暗物质，由于它是无热运动的非相对论性粒子因此得名。在开始阐述这一模型的有效性之前，必须先交待一下其中最后一件重要的事情。对于先前提到的小扰动（涨落），为了预言其在不同波长上的引力效应，小扰动谱必须具有特殊的形态。为此，最初的密度涨落应该是标度无关的。也就是说，如果把能量分布分解成一系列不同波长的正弦波之和，那么所有正弦波的振幅都应该是相同的。暴涨理论的成功之处就在于它提供了很好的动力学出发机制来形成这样一个标度无关的小扰动谱（其谱指数n=1）。WMAP的观测结果证实了这一预言，其观测到的结果为n=0.99±0.04。
但是如果人们不了解暗物质的性质，就不能说已经了解了宇宙。但是它们对暗物质总量的贡献是非常微小的，暗物质中的绝大部分至今仍未还不清楚。

宇宙未来
如果这些替代的暗能量理论能够成立，它们所指向的将是截然不同的宇宙未来：
根据精质等动力学标量场（scalarfield）模型，宇宙的未来将复杂得多；也许将继续加速膨胀下去，也许会减缓膨胀的速度，甚至走向收缩，导致宇宙最终以与大爆炸相反的“大坍缩”（bigcrunch）收场。
如果据幽灵模型，暗能量将不断增大，也许导致宇宙以越来越快的加速度膨胀。最终，宇宙将走向“大撕裂”（bigrip）。

暗能量
精灵模型则给出了一个“振荡的未来”。张新民对《财经》表示，根据他提出的这一理论，整个宇宙将在加速膨胀和减速膨胀之间反复演绎，“大坍缩”和“大撕裂”这两种极端的情况都不会出现。
最大的困难，在于迄今为止，能够研究暗能量的手段仍然十分有限。最主流的仍然是借助超新星的观测。但有些人担心，特别是在宇宙早期，可能超新星的亮度也不是恒定的，它也有自己的演化过程。
即使这种担心可以排除，鉴于这些超新星距离地球非常非常遥远，观测它们的难度，在瑞斯看来就像在两个月球的距离之外观测一个60瓦的灯泡。即使哈勃望远镜具有非常高的敏感度，也存在难以消除的系统误差。
通过对大尺度宇宙结构（比如星系团等）的研究，或许能为暗能量提供新的线索。一旦暗能量存在的话，星系团的形成过程可能要更慢一些，因为引力需要先克服这种斥力。
一个空间探测计划斯隆数字巡天（SDSS）已经完成了第一阶段为期五年的运行，一旦全部完成之后，这一足以覆盖四分之一的天空的精细光学成像设备，无疑将披露更多的细节。
中国科学家也正在试图利用北京附近新上马的LAMOST（大天区面积多目标光纤光谱望远镜）来观测超新星，从而探索在中国首次进行暗能量实验研究的可能性。而利用伽马暴（超大质量星体爆发而形成的宇宙高能辐射），也许将为进一步研究更早期的暗能量提供间接手段。
北京师范大学天文系教授朱宗宏在接受《财经》记者采访时指出，对于伽马暴天文学的探索还处在初级阶段，有点类似于1998年暗能量刚被发现时的超新星天文学，但其某些性质，从长期来看仍然有可能用来研究暗能量。
那么，是否有可能利用实验室来直接研究暗能量呢？一些人已经宣称，可以利用纳米技术来实现这一目标。瑞斯在接受《财经》采访时表示，一些科学家也希望利用短距离（short-range）的引力实验，发现暗能量的线索。
美国加州理工学院（CIT）的物理学家西恩卡罗尔（SeanCarroll）也对《财经》记者强调，要找到一个更具确定性的模型，不仅需要天文学上的数据，可能更需要来自粒子物理学的证据。尤其是2007年即将在欧洲投入运行的大型强子对撞机（LHC），或许“我们可以期待”。
由于对暗能量的性质、包括与其他物质的反应机理还不清楚，很多科学家认为，短期之内还无法对实验室内的工作寄予太大希望；更为现实的渠道，或许仍来自天文观测。
如果不出意外，普朗克（PLANCK）探测器将于2007年一季度正式升空，它将对天空进行更加精密的探测。在接受《财经》记者采访时，皮尔姆特也表示，由它所在的实验室负责设计的超新星加速探测器（SNAP），按照计划将于2013年或者2014年升空。
“在未来五到十年中，我们对于暗能量的性质或许将有更加清晰的了解。”英国诺丁汉大学物理与天文学院教授克里斯托弗康瑟利斯（ChristopherConselice）对《财经》记者说。
几乎没有人否认，暗能量对于整个宇宙学乃至物理学而言，都是一场革命。1979年诺贝尔物理学奖得主斯蒂芬温伯格（StevenWeinberg）曾明确表示，“如果不解决暗能量这个‘路障’，我们就无法全面理解基础物理学。”著名华裔物理学家、1957年诺贝尔物理学奖得主李政道也断言，暗能量将是21世纪物理学面临的最大挑战。
但是，何时是这个“绝对配得上诺贝尔奖”的问题的终点，这还是一个巨大的问号。正如卡罗尔在接受《财经》记者采访时所言，“目前还没有任何理论，配得上这一奖赏。”
瑞斯也对《财经》记者强调，理论工作非常困难。在这样一个十分前沿的领域，何时能取得突破，的确难以预测。
在康瑟利斯看来，一旦暗能量得以真正证实，1998年两个超新星观测小组的负责人皮尔姆特、施密特，以及其他从事宇宙背景微波辐射研究工作的，都是比较有可能的候选人。也就在2006年6月，皮尔姆特、施密特和瑞斯三人，因在这个领域的杰出贡献，共同分享了该年度的“邵逸夫天文学奖”。
大撕裂理论
科学家称167亿年后地球将被“暗能量”撕裂。
据英国每日邮报报道，如果神秘暗能量撕碎宇宙，科学家最新提供的一份世界末日时间表能预测显示宇宙将发生怎样的变化：地球将从太阳系剥离，最终发生宇宙爆炸。
暗能量被认为占据宇宙70%成份，物理学家探索一种叫做“宇宙大撕裂”的理论，该理论认为暗能量最终将摧毁宇宙。
科学家声称，在世界末日来临的前两个月，地球将从太阳系剥离，在此5天之前月球脱离地球引力束缚。在时间终止前28分钟，太阳将被摧毁，在时间终止前16分钟，地球将爆炸。

随后5天地球将会被太阳撕裂
这个黑暗世界末日预测是依据中国理论物理学家探索的一种潜在“暗能量”理论提出的，该理论指出神秘的暗能量遍及宇宙各个区域。学术研究将计算推测“未来”的一种可能性，由暗能量引发的世界末日。
“宇宙大撕裂”理论认为，暗能量将摧毁宇宙每个区域，在宇宙终结之前的3290万年前银河系将产生引力崩溃。令人感到欣慰的消息是，世界末日在遥远的167亿年之后才会出现，人们不必为此担忧。
暗能量被认为占据当前宇宙70%成份，这项最新研究预测了未来银河系将遭遇的终结命运。在“宇宙大撕裂”理论中，如果暗能量的压力和密度比值低于-1，它们将在有限时间内无限地扩张增长，同时暗能量可以排斥

世界末日两个月前地球将会将月球撕裂
引力作用，这将对宇宙形成负面影响。
来自中国科技大学、中科院理论物理研究所、西北大学和北京大学的科学家共同探讨了“宇宙大撕裂”理论将出现的最坏结果，他们指出，我们希望从当前数据中推断出未来宇宙所遭遇的最坏结果，在最糟糕的情况下，在167亿年之后宇宙时间将终结于一次暗能量的“宇宙大撕裂”。[8]
暗能量的可能候选
光压极为可能就是暗能量。由马克士威的光压方程式p=KT^4/c以及盎鲁效应(Unruh effect)T=ah'/2pi*k*c，我们可以得到光压p与加速度a的四次方成正比 ，这意味著光压会造成我们的四维宇宙时空加速度膨胀。光子由星系中心被发射出来可一直到达宇宙边缘，透过光压的作用使宇宙膨胀，因此有些科学家认为光压为暗能量的可能候选者。
大坍缩理论
2003年2月9日据英国《每日电讯报》报道，美国航空航天局（NASA）本周将宣布一项新发现，证实宇宙中“暗能量”的确存在。这种暗能将会抵消宇宙星系重力的作用，使宇宙一直不断膨胀下去，永远也不会发生如剑桥大学物理学家斯蒂芬·霍金教授所预言的那种“宇宙大坍缩”现象。NASA的这项声明将会彻底推翻在科学界争论了几十年的“宇宙大坍缩”理论，从而引发宇宙学上的革命。宇宙不会发生“大坍缩”。
据报道，在过去一百年里，从阿尔伯特·爱因斯坦到斯蒂芬·霍金的大多数科学家们，一直都认为宇宙最后将停止膨胀，并由于星系重心吸引力作用向内部坍缩，使所有星系越聚越紧，最后形成一个紧密的物质团，从而摧毁宇宙中所有的生命。然而NASA最近的研究指出，科学家以前的这种理论是错误的。
由于离我们远去的物体所发出的光波长会变长，而在光谱中，波长较长的光偏向红色。通过太空望远镜探索太空，科学家可以测量出星系光谱的红移量，NASA科学家们通过测算，发现宇宙中的星系正在以加速度远离我们而去，也就是说宇宙的确在加速膨胀。NASA的科学家认为，只有一种现象才能解释这种“加速”膨胀现象，那就是宇宙中确实存在着一种“暗能”，正是暗能引起了宇宙的这种加速膨胀现象。据此，NASA科学家认为宇宙膨胀的速度将越来越快，根本不可能发生如霍金等科学家所预言的宇宙膨胀到极限后发生的“大坍缩”现象。NASA新发现将改变人类宇宙观剑桥大学天体物理学家安东尼·拉森比教授对《每日电讯报》记者称，NASA的声明将改变人类的宇宙观。“这将是一个跨时代的发现。”而另一名科学家对记者解释道∶“这就像向空中扔出一个球，如果地球引力是惟一的作用力，这只球最后将减缓速度，并开始落向地面。可是现在我们从宇宙看到的却是这只球不但没有减缓速度下落，反而以加速度逃离我们而去。”他认为NASA的这项发现或许将成为人类宇宙学史上最重大的发现之一。爱因斯坦“最大的错误”原来正确宇宙的命运曾经困扰过人类历史上最伟大的科学头脑。1917年，为了使自己的广义相对论的等式成立，爱因斯坦曾设想宇宙中有一种未知的能量存在，他将其称之为“宇宙常数”，爱因斯坦认为这种名叫“宇宙常数”的能量能抵消星系引力的作用，使宇宙保持一个不变的大小。然而，当后来天文学家通过哈勃望远镜发现宇宙正在不断向外膨胀的天文学证据后，爱因斯坦不得不放弃了他的观点，认为“宇宙常数”是他科学观点中一个最大的错误。不过，NASA的新发现将显示，爱因斯坦提出的“宇宙常数”观点完全正确，尽管爱因斯坦认为“宇宙常数”存在的理由是错误的。
在1998年创下全球天文数字销售量的科学书籍《时间简史》中，剑桥大学物理学家斯蒂芬·霍金断定宇宙最终将结束膨胀，并向内部坍塌毁灭。霍金教授的观点早在1997年就遭到不少科学家的挑战和质疑。NASA的研究数据将彻底结束人类宇宙史上这个最具悬疑的大争论。
霍金教授在接受记者采访时，对NASA的发现他并不感到气馁，他称自己仍将继续坚持自己的理论，并认为他的理论和NASA的发现完全可以兼容。地球和人类照样会毁灭，尽管NASA的发现意味着宇宙将永远膨胀下去，不过对于人类的命运来说，宇宙永远膨胀和膨胀之后“大坍缩”的结果都是一样的。因为当宇宙膨胀到一定时间后，宇宙中所有普通物质如恒星和行星的能量，包括太阳都将被消耗殆尽。在数万亿年后，宇宙中将到处充满巨大的黑洞，黑洞碰撞后将不断引发宇宙间的大爆炸，到那时，宇宙中将空无一物，只有无所不在的“暗能量”。[9]
研究意义
暗能量是什么，它的存在意味着什么？科学家才刚开始尝试回答这些问题。暗能量对宇宙整体的作用泄漏了它的行踪，而人们逐渐意识到，暗能量不仅对整个宇宙有影响，似乎也能操控宇宙的居民，指引恒星、星系和星系团（galaxycluster）的演化进程。虽然以前并没有意识到暗能量对这些结构的影响，但天文学家们几十年来一直在研究它们的演化过程。

暗能量
讽刺的是，暗能量的无处不在，反而让人们很难意识到它的存在。暗能量与物质不同，它是均匀分布的，不会在某个地方聚集成团。不论是在你家的厨房，还是在星际空间，暗能量的密度都完全一样，约为10^-26千克/立方米，相当于几个氢原子的质量。太阳系中所有的暗能量加起来，与一颗小行星的质量差不多，在行星的“舞蹈”中，几乎起不了作用。只有在巨大的空间尺度上和时间跨度上，才能体现出暗能量的影响力。
争论
通过对遥远星系团发出的X射线进行观测和分析，欧洲航天局科学家得出了与暗能量理论不符的结果。不过专家指出，新结果是否意味着人们一直探讨的宇宙暗能量“或许并不存在”，仍需更多的观测研究来证明。
爱因斯坦的广义相对论做出过暗能量的假设。据推测，不可见的暗能量可能占据了宇宙质量的大部分，能够产生与引力相反的排斥力，这也许可以解释为什么宇宙会出现加速膨胀现象。
关于暗能量理论，一些科学家认为，要验证暗能量是否存在，办法之一是比较各星系团中炽热气体的比例。
星系团由成百上千个星系组合而成，其半径达数百万光年。星系团的特点之一是其中有大量炽热气体，温度在1000万到1亿摄氏度之间。欧洲航天局的XMM牛顿天文望远镜捕捉到了古老的遥远星系团发出的X射线。科学家对此进行分析后得出了这些古老星系团中炽热气体所占的比例。他们将这些数据与距地球最近也就是最年轻的星系团中炽热气体所占比例进行了比较，结果发现二者没有差别。
科学家认为，只有假设宇宙中没有暗能量才能解释这一现象。[10]
确认存在
天文学家确认暗能量存在，证实宇宙加速膨胀
据英国广播公司(BBC)网站报道，运用最先进的天文测量技术，日前天文学家通过巡天观测确认了神秘的暗能量的存在。暗能量占据宇宙全部物质的74%，它是宇宙加速膨胀的推手。宇宙的膨胀进程处于两种相克的力量平衡之中，如同阴阳相克。其中的一种力量是引力，它们的作用使膨胀减速，而另一种强大的反制力量则是暗能量，它使宇宙加速膨胀。而现在看来，暗能量胜出了。这项研究基于科学家们对20万个星系进行的观测。研究人员运用两种不同的手段来对先前的暗物质观测结果进行验证。《英国皇家天文学会月刊公告》已经接受了该小组提交的两篇论文，并将刊载。

绿色网格线代表引力紫色网格代表暗能量
此次运用的两种天文测量方法中，一种手段是对宇宙中星系的分布状况进行考察，找出其中的模式。这种模式被称为“重子声学振荡”(baryon acoustic oscillations, BAO)。
第二种手段是测量宇宙中不同时期星系团的形成速度差异。这两种方法的结果都证实了宇宙中暗能量的存在以及宇宙的加速膨胀事实。
暗能量的概念最早是上世纪90年代，天文学家们在对遥远的超新星进行观测时首次提出来的。
爱因斯坦是正确的
为了解释宇宙为何会加速膨胀，天文学家和物理学家们面临两种选择：或者重写爱因斯坦的理论，或者去接受这样一种观点，那就是宇宙中充满着一种全新的，我们完全不了解的神秘能量。
克里斯·布莱克(Chris Blake)博士来自澳大利亚墨尔本的斯威本科技大学，也是这一研究的合作者之一。他说：“暗能量起到的作用就像是你向上抛出一个球，然后你发现它加速向上飞去。并且越飞越快。这样的结果告诉我们，暗能量是一个宇宙常数，正如爱因斯坦最初提出的那样。如果只考虑引力，我们不可能观察到这样的现象。”
这些最新的发现结果来自一项名为“WiggleZ”的星系巡天项目，这一项目始于2006年，于2013年完成。这一项目使用了美国宇航局星系演化探测器(Galex)和澳大利亚赛丁泉天文台英-澳望远镜的数据。
这一巡天项目对前所未有的广袤空间内的星系分布进行了考察，相当于回溯80亿年的时间，当时的宇宙仅有今天年龄的一半。
宇宙学家鲍勃·尼科(Bob Nicholl)表示：“这是一项重大的进展。这些参与者都是这方面的大家，我们等待他们的结果已经有一段时间了。”
尼科博士本身是英国朴茨茅斯大学的天体物理学教授，他说：“这是对暗能量存在的再次确证，让我们能更好的修正我们的理论并为我们指明未来的道路。接下来很快会有更多的天文学家跟进这项研究工作。”
然而，尽管科学家们已经确认暗能量和暗物质确实存在，但是至今我们仍然无法对这两种神秘现象进行解释。
揭示奥秘
神秘的暗能量（dark energy）真的在加速宇宙的膨胀吗？一支由50余位天文学家组成的国际研究小组通过计算一万多个星系的合并速率，进一步加深了人们对宇宙暗能量奥秘的认识。新的研究技术也将成为日后测量暗能量如何发挥作用的强大工具。相关研究论文发表在2008年1月31日的《自然》杂志上。[11]
美国空间望远镜科学研究所Adam Riess领导的研究小组在《天体物理学杂志》上发表论文称，宇宙的膨胀在加速进行，而非许多科学家认为的那样变慢或开始收缩。这一发现的影响是巨大的：宇宙的大尺度上不仅存在着一种比引力更强大的反作用力，而且这种“力”（后来即被称为暗能量）似乎组成了宇宙物质的四分之三还多。
不过，关于暗能量一些基本问题的争论依然存在，甚至就暗能量到底存在与否也是众说纷纭。造成这一状况的关键在于关于宇宙膨胀还存在其它可能的解释。比如，在宇宙的最大尺度上，引力的作用方式和表现可能与一般情况下截然不同。
作为欧空局VIMOS-VLT深度巡天计划（VVDS）的一部分，在新的尝试中，51位研究者利用欧空局甚大望远镜（VLT）的可见光多目标光谱仪（VIMOS），确定了在相同宇宙邻域中大约13000个松散关联星系的运动速度，这些星系与地球的距离大致相同，为70亿光年。研究人员明白，随着时间过去，许多星系会趋于合并，最终成为超星系团。因此，在大量星系刚刚开始发生联系时就检测它们的运动状态，有助于揭示暗能量是否阻碍了令星系结合的引力作用。这些70亿光年外的星系所反映的宇宙寿命只有宇宙寿命的一半。
研究结果到目前为止是不错的。将最新研究与此前在现今宇宙中进行的2度视场星系红移巡天（Two-degree-Field Galaxy Redshift Survey，简称2dFGRS）研究数据进行对比后，研究人员发现，在单纯的引力之外，确实有一些东西“扭曲”着星系的速度。因此，随着时间的推移，星系的合并速度越来越慢，所要克服的障碍也越来越大。而唯一的问题是科学家认为此次的研究还是太有限，不能得到无可辩驳的结论。
论文第一作者、意大利布雷西亚天文台（Osservatorio Astronomico di Brera）的Luigi Guzzo说，“我们在星系形成星团之前抓住了它们。”论文合著者、意大利罗马大学的Enzo Branchini表示，这是该技术首次用于暗能量的探测，而他们下一步将通过研究更多不同距离、不同年龄时期的星系（有可能达到1亿颗），努力证实第一轮研究得出的答案。Branchini说，最终足够的样本数量将能够让暗能量的某一种解释凌驾于其它之上。
对于最新研究结果，前辈Riess评价说，“这是一个令人振奋的消息，暗能量仍然是宇宙学和物理学中最紧迫的问题之一。”美国达特茅斯学院（Dartmouth College）的宇宙学家Robert Caldwell也表示，尽管这只是初步结果，但星系合并速率的测定将对科学家计算宇宙为何加速膨胀十分有用。[12]