D-膜的湮灭

时间:2024-12-01 22:35:07

正像我在上一节中解释过的,D0-膜携带一个电荷,同时还有另外一个对象,称为反D0-膜,它携带相反的电荷。当一个D0-膜和一个反D0-膜碰撞的时候会发生什么呢?答案是它们将互相湮灭对方,并在消失的同时发出强烈的辐射。我们将专门在本节更加详细地讨论D0-膜和反D0-膜是如何相互作用的。

首先,让我们回到第4章中对D0-膜之间绷紧的弦的讨论。那个讨论的目的是要告诉你弦的质量有三个来源。这里有静质量,其来源是膜之间绷紧的弦。这里有振动项,它就像是钢琴弦被拨动时的运动。最后还有量子涨落项的贡献,这一项是负的,而且很难把它去掉。这最后一项非常麻烦,因为它会导致快子——具有虚数质量的东西。我曾经提到摆脱快子的一个办法是让D0-膜相互远离,只要足够远就能使绷紧弦的能量超过量子涨落的负贡献。嗯,现在让我们反其道而行之。假设我们由分隔很远的膜出发,然后逐渐使之相互靠近,看看会发生什么?答案是这还得看细节。为了理解这个故事,我们必须仔细区分D0-膜和反D0-膜。它们唯一的区别就是它们的电荷。首先考虑两个D0-膜相互靠近的情况。它们具有相同的电荷,这意味着它们将互相排斥对方就好像是两个电子一样。但它们还有质量,所以它们之间还会有引力在互相吸引着对方。最终总的吸引力将精确地与排斥力抵消。结果是它们几乎感觉不到对方的存在。这样两个D0-膜之间绷紧的超弦将永远不会变成快子。这是超弦理论如何神奇地解决快子问题的一个小例子。

当我们考虑一个D0-膜和一个反D0-膜相互靠近的时候一切将变得不同。D0-膜和反D0-膜具有相反的电荷。所以它们会相互吸引,就像电子和质子那样。由于D0-膜和反D0-膜具有相同的质量,引力是对质量的反应,所以它们之间的引力和刚刚讨论的一样。结果就是在D0-膜和反D0-膜之间存在很强的吸引作用。它们之间绷紧的弦知道引力意味着什么。当D0-膜和反D0-膜靠得太近的时候,这些弦将会变成快子。在上一章中我曾经强调,对快子的现代理解就是它们是不稳定的。我举的例子是铅笔立在笔尖上。最终,它将倒下去。类似地,在一个反D0-膜上安放一个D0-膜也是不稳定的。接下来,正如我在本节开始时说的,它们将相互湮灭。这个湮灭的过程和铅笔的倾倒是可以互相类比的。你可以暂时把第十一维空间设想为一个圆的形状。一个D0-膜就是在圆上转圈的粒子。一个反D0-膜就是按相反方向转圈的粒子。如果D0-膜和反D0-膜正好在弦的两端,这两个粒子将会相撞。当它们碰撞的时候,D-膜将在消失的同时发射出电磁辐射。研究这个过程的细节将教我们学会M-理论的一些内容,但不幸的是我们对此知之不多。这里的困难在于湮灭过程发生得很快,我们很难在短时间内跟踪放出的如此巨大的能量。我们有把握的,就是基于E=mc2 ,即释放出的能量是D0-膜静止能量的两倍,再加上在D0-膜和反D0-膜湮灭前可能具有的动能。

D-膜的湮灭

图5.4 左:一个D0-膜和一个反D0-膜相互靠近并湮灭。膜之间的弦在膜相互靠近时会变得像快子。像快子意味着系统是不稳定的。快子就是不稳定的量子。右:当D0-膜远离反D0-膜时,潜在的快子实际上是稳定的。当D0-膜和反D0-膜靠得太近时,快子将会滚开。滚动在这里类比为D0-膜和反D0-膜之间的湮灭。