霍金—“宇宙弦”理论简介
“宇宙弦”理论，也叫“宇宙鞭子理论”。是近代以及现代的一些科学家在关于宇宙的形成和发展的问题上，引进的假想量理论。就像“光线”一样，“宇宙弦”是不存在的。但为了更好地研究和阐释宇宙的各种情况，科学家们利用宇宙的规律，形象地引进了“宇宙弦”的概念。而“宇宙弦”理论，则就是根据这个假想量分析得到的宇宙的情况的理论。
实际上，关于“弦”的理论早就已经提出来了。近代的科学家如爱因斯坦，在阐述宇宙的物理关系事就隐约提到了弦结构。弦的模型的提出最早是在研究宇宙空间、时间问题上，而把“弦”独立作为一种事物的研究模型则是在更晚的现代。20世纪60年代到20世纪90年代，是弦理论大发展时期。专注于此方面的科学家有Leonard Susskind(李奥纳特·苏士侃)、爱德华·维顿和霍金，等等。而弦理论的进步也推动着宇宙弦理论的发展。目前，宇宙弦理论已经有了完整的体系，相关的还
有“超弦理论”、“大一统理论”，等。
编辑本段概述
弦理论是由Gabriele Veneziano在1968年提出来的一套理论。大爆炸理论和弦理论比起来显然更好理解，外加霍金所著的《时间简史》里以一种近乎通俗的讲解，我们对大爆炸还能有个全面性的了解，弦理论是被认为是未来统一场理论的集大成者，量子力学和相对论不可调和的现状一直没有被改善，但是弦理论也许能给出终极答案。
宇宙弦理论归属于弦理论，但是结合了爱因斯坦等众多科学家的宇宙理论的结晶，宇宙弦理论有着更为广阔的前景。关于宇宙的研究是现在科学的热门话题，而宇宙弦理论也是有望解决宇宙问题的有力的理论之一。详细的情况在纪录片《优雅的宇宙》里面有介绍弦理论是发展中的理论物理学的一支，结合量子力学和广义相对论为量子引力。弦理论用一段段“能量弦线”作最基本单位以说明世界上所有物质结构，大至星际银河，小至电子、质子及夸克一类的基本粒子都由这一维的“能量线”所组成。中文文献上，一般写作“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零维的点粒子所组成，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。
弦理论的雏形是在1968年由维内奇诺（Gabriele Veneziano）发现。有说法称，他原本是要找能描述原子核内的强作用力的数学函数，然后在一本老旧的数学书里找到了有200年历史的贝塔函数（欧拉），这函数能够描述他所要求解的强作用力。事实并非如此，根据维内奇诺本人的说法，这个函数是他多年努力的结果，而那些“偶然发现”以及“从数学书中发现”的传言令他本人很不高兴。不久后李奥纳特·苏士侃发现，这函数可理解为一小段类似橡皮筋那样可扭曲抖动的有弹性
的“线段”，这在日后则发展成“弦理论”。
虽然弦理论最开始是要解出强作用力的作用模式，但是后来的研究则发现了所有的粒子（含反粒子），如正反夸克，正反电子（电子、正电子），正反中微子等等，以及四种基本作用力粒子（胶子、中间玻色子、光子、引力子），都能用类似方法表示成一小段的不停振动的能量弦线，而各种粒子彼此之间的差异只是这弦线的长度、振动参数和形状的不同而已。
最早期的弦论叫做玻色弦理论，南部阳一郎给予最早的作用量，但是该作用量在场论的框架内难以量子化。此后亚历山大·泊里雅科夫给予一个等效的作用量，其几何含义是把时空坐标视为一个世界面的标量场，并且在世界面上满足广义相对论的一般坐标变换规则。除此之外，如果要求这个作用量同时满足在外尔变化下不变，那么自然的会要求这个世界面是一个二维的曲面。
玻色弦理论是最简单的一个弦论的模型，它最重要的物理图像是认为物理粒子不是单纯的点粒子，而是由于弦的振动产生的激发态。显然它有很大的缺点，其一是它只简单描述标量玻色子，没有将费米子引入框架内；其二没有包含一般量子场论中的规范对称性；其三是当研究它的质量谱时候发现，它的真空态是一组质量平方小于零的不稳定快子。所有这些问题在推广到超弦理论后得到很好的解释。
“弦理论”这一用词所指的原本包含26维的玻色弦理论，和加入超对称性的超弦理论。在近日的物理界，“弦理论” 一般是专指“超弦理论”，为了方便区分，较早的“玻色弦理论”则以全名称呼。1990年代，受弦对偶的启发，爱德华·维顿猜想存在一11维的M理论，他和其他学者找到强力的证据，显示五种不同版本的十维超弦理论与十一维超重力论其实应该是M理论的六个不同极限。这些发现带动了第二次超弦理论革新。
超弦理论(Superstring)属于弦理论的一种，也指狭义的弦理论。是一种引进了超对称(SuperSymmetry)的弦论(String Theory)，其中指物质的基石为十维空间中的弦。
弦理论会吸引这么多注意，大部分的原因是因为它很有可能会成为大一统理论。弦理论也可能是量子引力的解决方案之一。除了引力之外，它很自然的成功描述各式作用力，包含电磁力和自然界存在的其他各种作用力。超弦理论还包含组成物质的基本粒子之一的费米子。至于弦理论能不能成功的解释基于目前物理界已知的所有作用力和物质所组成的宇宙，这还是未知数。至今研究员仍未能找到一个弦论模型，其低能极限为标准模型。
额外维是相对于"四维时空"而提出的一个概念，一般泛指的是理论在四维时空基础上扩展出来的其它维度。
爱因斯坦提出宇宙是空间加时间组成的"四维时空"。1926年，德国数学物理学家西奥多·卡鲁扎在四维时空上再添加一个空间维，也就是添加一个第五维，把爱因斯坦的相对论方程加以改写，改写后的方程可以把当时已知的两种基本力即“电磁力”和“引力”很自然地统一在同一个方程中。至此，理论中存在额外添加的维度统称为“额外维”。超弦理论中是一维时间十维空间或九维空间。
由于超弦理论的时空维数为10维，所以很自然的可以认为有6个额外的维度需要被紧化。当对闭弦紧化时，可以发现所谓的T-对偶；而对开弦紧化则可以发现开弦的端点是停留在这些超曲面上的，并且满足Dirichlet边界条件。所以这些超曲面一般被称为“D膜”。 研究员称D膜的动力学为“矩阵理论”（M理论)，是为“M”字之一来源。
在未获实验证实之前，弦理论是属于哲学的范畴，不能完全算是物理学。无法获得实验证明的原因之一是目前尚没有人对弦理论有足够的了解而做出正确的预测，另一个则是目前的高速粒子加速器还不够强大。
科学家们使用目前的和正在筹备中的新一代的高速粒子加速器试图寻找超弦理论里主要的超对称性学说所预测的超粒子。但是就算是超粒子真的找到了，这仍不能算是可以证实弦理论的强力证据，因为那也只是找到一个本来就存在于这个宇宙的粒子而已，不过这至少表示研究方向还不是错误的。
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