20世纪60年代,物理学家发现场论在描述强相互作用遇到了困难,只能依赖现在被称为散射振幅的方法粗略描述粒子的行为。后来一位年轻的意大利物理学家从Beta函数中得到了一个简单的散射振幅公式,它如此简洁,就像笑话中最好笑的笑点,吸引了物理学家极大的热情。它所蕴涵的对偶性质为人们导向了现代弦论。物理学家在给新的模型找到物理含义时,弦诞生了,但它所带来的“幽灵”问题,还依靠数学家趟过“怪兽”(魔)群。
这个理论极有可能不正确,但我们还是会严肃对待它,因为它具有真正的数学魔力。彼得·戈达德 (Peter Goddard ),20161983 年春天,粒子物理学家正在欢庆标准模型的最新成果——实验学家观测到了传递弱力的全部3种粒子,它们的性质与规范理论物理学家预言的分毫不差。不过,只过了15个月,物理学家就开始认真思考标准模型的一个潜在继任者了。
按照这个全新的理论研究方法,宇宙的基本单元并非粒子,而是极其微小的弦。本章介绍的就是弦论的起源。它是现代物理学史上被研究得最为深入但仍未被证实的理论。我们将会看到,一位意大利物理学家在寻找亚核粒子行为模式的过程中第一次捕捉到了通往弦论的关键线索。
虽然这些后来被称作“对偶模型”(Dual models)的理论在描述自然方面只能算是差强人意,但它们的特性还是勾起了理论物理学家(后来还有数学家)的极大兴趣。这些模型的另一大显著特征是一类此前从没有人注意过的数学对称性。正是这种对称性促使理论物理学家提出了超对称(Supersymmetry)的概念,而超对称则是我们这个故事中的重要角色。
正如我们即将看到的那样,这种对称性光芒四射,在数学和物理学中都非常有用,因此,很多理论物理学家都觉得这一定是大自然宏伟计划的一部分,哪怕实验学家找不到证明它存在的任何直接证据。