M理論：所有超弦理論之母

加來(lái)道雄+高鵬

每過(guò)10年左右，在弦理論上就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)驚人的突破，在理論物理學(xué)界掀起一場(chǎng)軒然大波，使得人們一窩蜂地發(fā)表論文和開(kāi)展各種活動(dòng)。而這一次，當(dāng)論文不斷涌入美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)公告板及其官方有關(guān)超弦論文的信息資源庫(kù)時(shí)，整個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)線都熱得要燃燒起來(lái)了。加州理工學(xué)院的約翰·施瓦茲（美國(guó)理論物理學(xué)家，弦理論的奠基者之一）向世界各地的學(xué)術(shù)協(xié)會(huì)宣布“第二次超弦革命”已經(jīng)到來(lái)。普林斯頓高等研究院的愛(ài)德華·威滕（美國(guó)

著名數(shù)學(xué)家），則發(fā)表了一個(gè)歷時(shí)3小時(shí)的引人入勝的演講，向人們描述“第二次超弦革命”。

這一突破帶來(lái)的余震甚至撼動(dòng)了其他學(xué)科，如數(shù)學(xué)領(lǐng)域。普林斯頓高等研究院主任、數(shù)學(xué)家菲利普·格里菲思說(shuō)：“我能夠感受到該領(lǐng)域的人們所感受到的那種興奮，以及這股浪潮將給我所專(zhuān)注的數(shù)學(xué)領(lǐng)域帶來(lái)的變革……真是十分不得了。我覺(jué)得，能夠在此生親自見(jiàn)證這一切，真是我的榮幸?！?img alt="" src="https://cimg.fx361.com/images/2017/01/12/fdts201701fdts20170115-2-l.jpg" style="">

哈佛大學(xué)的卡姆蘭·瓦法教授曾經(jīng)說(shuō)：“在這一點(diǎn)上我可能有偏見(jiàn)，但是我認(rèn)為，這也許是，至少在過(guò)去的20年里，不僅在弦理論中，而且在整個(gè)理論物理學(xué)中，所取得的最重要的進(jìn)展。”而觸發(fā)科學(xué)家所有興奮的，是一種被稱(chēng)為“M理論”的理論發(fā)現(xiàn)，這一理論可以解釋“弦”的起源。在一陣令人眼花繚亂的沖擊之下，這一全新的理論解決了一系列自弦理論誕生伊始就長(zhǎng)期困擾人們的謎團(tuán)。這些謎團(tuán)始終卡著許多理論物理學(xué)家（包括我自己在內(nèi)！）的喉嚨。此外，M理論甚至可能迫使弦理論改變它的名字。雖然M 理論的許多特征都還是未知數(shù)，但它似乎并不只

是一個(gè)純粹關(guān)于“弦”的理論。得克薩斯州農(nóng)工大學(xué)的邁克爾·達(dá)夫已經(jīng)發(fā)表了一篇名為“原來(lái)被稱(chēng)為‘弦理論的理論”的演講。弦理論學(xué)家謹(jǐn)慎地指出，這并不能證明該理論的最終正確性，用任何方式都不行。這可能需要我們?cè)倥ι蠋啄昊蛘邘资?。但是它?biāo)志著一個(gè)最為重大的突破，而這個(gè)突破已經(jīng)重塑了整個(gè)領(lǐng)域。

“獅子”寓言

愛(ài)因斯坦曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，“大自然只是給我們亮出了‘獅子的一條尾巴而已。但我從不懷疑，盡管由于它身軀龐大，‘獅子不能立刻露出它的全貌，但毫無(wú)疑問(wèn)，這條尾巴就是那獅子的?！睈?ài)因斯坦將他生命的最后30年全部用在尋找可以引領(lǐng)他找到“獅子”的那條“尾巴”上。當(dāng)然了，這里的“獅子”指的是傳說(shuō)中的“統(tǒng)一場(chǎng)論”，或者說(shuō)是“萬(wàn)有理論”。而“統(tǒng)一場(chǎng)論”或者“萬(wàn)有理論”，應(yīng)該能夠?qū)⒂钪嬷兴械牧喜⑦M(jìn)一個(gè)方程中。那么，宇宙中的四種基本作用力（萬(wàn)有引力、電磁力、強(qiáng)核力和弱核力）將由一個(gè)長(zhǎng)度也許只有兩三厘米的方程統(tǒng)一起來(lái)。捕捉到這頭“獅子”，將是所有物理學(xué)領(lǐng)域最偉大的科學(xué)成就，將是自希臘人第一次問(wèn)自己“世界是由什么組成的”以來(lái)2000年的科學(xué)研究中最高的科學(xué)成就。但是，雖然愛(ài)因斯坦是第一位踏上這一崇高“狩獵”征程、開(kāi)始追蹤“獅子”腳印的人，但他最終跟丟了蹤跡，迷失在了荒野中。20世紀(jì)的其他物理學(xué)巨人，如維爾納·海森堡和沃爾夫?qū)づ堇?，也加入了這一“狩獵”征程。但是，所有簡(jiǎn)單的想法都嘗試過(guò)了，并且都被證明是錯(cuò)誤的。尼爾斯·玻爾有一次聽(tīng)泡利講座，在這個(gè)講座上，泡利解釋了“泡利版本”的“萬(wàn)有理論”，尼爾斯·玻爾站了起來(lái)，對(duì)泡利說(shuō)：“我們從根本上一致認(rèn)可你的理論，你的理論真是瘋狂。但是我們之間的區(qū)別，就在于你的理論是否夠瘋狂！”

事實(shí)上，在通向“萬(wàn)有理論”的追蹤之路上，布滿(mǎn)了失敗的科學(xué)探險(xiǎn)家的遺骸，還有他們的夢(mèng)想。然而，今天，物理學(xué)家追蹤著的是一條不同的線索，這條線索可真稱(chēng)得上是“夠瘋狂”的，希望可以以此找到整頭“獅子”。這條新的線索將人們引向了超弦理論。超弦理論是“萬(wàn)有理論”最好的（實(shí)際上也是唯一的）候選理論，不像它的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，很早就被淘汰出局。超弦理論歷經(jīng)每一個(gè)擲向它的猛烈的數(shù)學(xué)挑戰(zhàn)存活至今。其實(shí)這一點(diǎn)兒也不奇怪，超弦理論是一個(gè)激進(jìn)的、瘋狂的理論，對(duì)過(guò)去的人們來(lái)講，是一個(gè)十足的離經(jīng)叛道的理論，而且它是以10維時(shí)空中那些小小的弦的振動(dòng)為基礎(chǔ)的。此外，超弦理論可以很容易地將愛(ài)因斯坦的引力理論兼并入其理論中。威滕曾經(jīng)說(shuō)：“不同于傳統(tǒng)的量子場(chǎng)論，弦理論需要引力。我認(rèn)為這一事實(shí)說(shuō)明，該理論是有史以來(lái)人類(lèi)取得的最偉大的科學(xué)見(jiàn)解之一?！钡侵钡阶罱?，人們才發(fā)現(xiàn)了它的一個(gè)明顯的弱點(diǎn)，那就是，弦理論家一直以來(lái)都無(wú)法探測(cè)該模型的所有可能的解，在對(duì)所謂的“非微擾區(qū)域”探索的過(guò)程中一敗涂地，在下文中我將對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行描述。這一點(diǎn)是至關(guān)重要的，因?yàn)闅w根結(jié)底，我們的宇宙（有著非常非常多樣化的星系、恒星、行星、亞原子粒子，甚至還有人）可能正處于這一“非微擾區(qū)域”。除非這一區(qū)域被徹底搞清楚，否則我們真的不知道該怎么評(píng)論弦理論。弦

理論到底是“萬(wàn)有理論”，還是一個(gè)什么也不是的理論呢？這正是今天的人們的興奮點(diǎn)之根本所在。物理學(xué)家在第一次用上了一個(gè)被稱(chēng)為“對(duì)偶”的強(qiáng)大工具后，現(xiàn)在他們正在探索的已經(jīng)不再僅僅是“獅子尾巴”那么簡(jiǎn)單了，他們?cè)诹硪欢丝吹搅艘粋€(gè)巨大的、出人意料地美麗的“獅子”的輪廓。不知道該如何稱(chēng)呼這個(gè)理論，威滕曾將其稱(chēng)為“M理論”。在此次理論大潮的沖擊下，M理論解決了超弦理論中許多令人尷尬的特征，例如，我們?cè)趺磿?huì)有5個(gè)超弦理論。它可能最終解決弦從何處來(lái)這一讓人糾纏不清的問(wèn)題。

“豌豆大腦（p膜）”和所有弦之母

愛(ài)因斯坦曾經(jīng)問(wèn)自己，上帝在創(chuàng)造宇宙的過(guò)程中是不是有著各種各樣可能的選擇。也許事實(shí)并非如此，所以對(duì)弦理論學(xué)家而言，有5個(gè)不同的自成一體的弦理論，真是讓人尷尬至極，而在這5個(gè)弦理論中，沒(méi)有一個(gè)弦理論可以統(tǒng)一兩個(gè)基本的物理學(xué)理論、引力理論和量子理論。

這些弦理論中的任何一個(gè)看起來(lái)都完全不同于另外4個(gè)。它們都是基于不同對(duì)稱(chēng)性的，而且這些對(duì)稱(chēng)性的名字聽(tīng)起來(lái)似乎都充滿(mǎn)了異國(guó)情調(diào)，像E8×E8和O32。

不僅如此，而且超弦在某種意義上也不是獨(dú)一無(wú)二的，還有其他的“非弦理論”也包含有超對(duì)稱(chēng)性，而超對(duì)稱(chēng)性正是潛藏在超弦下面的關(guān)鍵數(shù)學(xué)對(duì)稱(chēng)性。將光轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮樱缓笤俎D(zhuǎn)變?yōu)槿f(wàn)有引力，是超對(duì)稱(chēng)性最為驚人的表現(xiàn)之一，即對(duì)稱(chēng)性可以將半整數(shù)自旋粒子，（如電子和夸克）與整數(shù)自旋粒子（如光子、引力子以及W 粒子）進(jìn)行互相轉(zhuǎn)換。

事實(shí)上，在11維時(shí)空中，還有以膜為基礎(chǔ)的備用超級(jí)理論和點(diǎn)粒子（被稱(chēng)為超級(jí)重力）。而在較低維度的時(shí)空中，在不同的維度，會(huì)有形形色色的以膜為基礎(chǔ)的備用超級(jí)理論，例如，點(diǎn)粒子是0膜、弦是1膜、膜則是2膜，等等。對(duì)于p維時(shí)空的情況，一些風(fēng)趣的伙計(jì)將它們稱(chēng)為“豌豆大腦”（“p膜”的英語(yǔ)發(fā)音和“豌豆大腦”是一樣的）。但是，由于p膜非常難搞，所以長(zhǎng)期以來(lái)一直被認(rèn)為只不過(guò)是曾經(jīng)的研究者好奇心作祟的結(jié)果而已，是最終會(huì)引導(dǎo)人們走進(jìn)死胡同的一條線索。邁克爾·達(dá)夫已經(jīng)收集了一大堆仲裁者對(duì)他所在的美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和他所做的與p膜有關(guān)的工作的坦率的評(píng)論。其中一條比較仁慈的評(píng)論是：“他對(duì)現(xiàn)代理論物理學(xué)的各種不同理念中相對(duì)重要的部分的觀點(diǎn)都是扭曲的?！倍@正是謎題所在。為什么超對(duì)稱(chēng)性能夠允許5種超弦理論，以及這些稀奇古怪、雜七雜八的p膜存在呢？現(xiàn)在我們意識(shí)到，弦、超引力和p膜只不過(guò)是同一理論的不同方面。將5種超弦理論統(tǒng)一為一個(gè)理論，當(dāng)然也包括p膜。為了弄清楚所有這些是如何完美地組裝在一起的，讓我們升級(jí)一下著名的盲人摸象的寓言故事來(lái)說(shuō)明吧。想象一下，

盲人們首先察覺(jué)到了“獅子”的蹤跡。聽(tīng)到它跑了過(guò)來(lái)，盲人們追著它，并且拼命抓住了它的尾巴（這是個(gè)1膜）。就在他們?yōu)榱苏覍ふ嫦嗑o緊抓住這條尾巴時(shí)，他們感覺(jué)到了它的1維形式，并且大聲宣告：“它是一根繩（弦）！它是一根繩（弦）！”

但是，隨后有一位盲人越過(guò)了尾巴，并且抓在了獅子的耳朵上。他感覺(jué)到了一個(gè)2維的面（一個(gè)膜），這位盲人宣稱(chēng)：“不對(duì)！它事實(shí)上是一個(gè)2維的膜！”隨后，另外一位盲人可能抓住了獅子的腿。他感知到了一個(gè)三維的實(shí)體，他喊道：“不對(duì)，你們都錯(cuò)了。它事實(shí)上是一個(gè)三維的膜！”實(shí)際上，他們都是對(duì)的。就像尾巴、耳朵和腿是同一只獅子的不同部分，弦和各種不同的p膜，似乎是同一個(gè)理論—M理論—的不同極限。保羅·湯森，這個(gè)構(gòu)想的設(shè)計(jì)者之一，稱(chēng)之為“p膜民主”，也就是說(shuō)，所有的p膜（也包括弦）生來(lái)都是平等的。施瓦茲又在此基礎(chǔ)上放入了一個(gè)略有不同的“自旋”。他說(shuō)：“我們是在一個(gè)奧威爾式的情境中，所有的p膜都是平等的，但其中有一些（即弦）比其余的‘更平等些。關(guān)鍵是，它們是唯一可以供我們建立起微擾理論的基礎(chǔ)。”為了理解不熟悉的概念，如對(duì)偶、微擾理論、非微擾方案，追索它們是在何處被引入

物理，不失為一種有啟發(fā)性的做法。

對(duì)偶

理解這一突破的關(guān)鍵工具是一些被稱(chēng)為“對(duì)偶”的東西。不嚴(yán)格地說(shuō)，如果兩個(gè)理論能被證明在某一特定前提下互換而結(jié)果相當(dāng)?shù)脑?huà)，那么它們對(duì)彼此來(lái)說(shuō)就是“對(duì)偶的”。對(duì)偶最簡(jiǎn)單的例子就是由劍橋大學(xué)的詹姆斯·克拉克·麥克斯韋在130年前發(fā)現(xiàn)的電和磁的可逆作用方程。如今，正是這些方程控制著燈、電視、X光機(jī)、雷達(dá)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器甚至互聯(lián)網(wǎng)和電腦。這些方程的顯著特征是，在我們將磁場(chǎng)B和電場(chǎng)E相互轉(zhuǎn)換時(shí)，以及我們將電荷e和擁有一個(gè)磁“單極”子的磁荷g進(jìn)行互換時(shí)，這些方程其實(shí)都是一樣的。這一點(diǎn)的意義十分重大。通常，當(dāng)一個(gè)理論不能被準(zhǔn)確地解決時(shí)，我們會(huì)使用一個(gè)近似的方案。例如，在我們第一年的演算中，我們嘗試采用泰勒展開(kāi)式近似地估算某些特定的函數(shù)。同樣的道理，因?yàn)樵谀承﹩卧?，e2=1/13 7，而這是一個(gè)很小的數(shù)字，所以，我們可以采用對(duì)e2進(jìn)行冪擴(kuò)展的方法對(duì)理論進(jìn)行近似估算。因此，我們按照其貢獻(xiàn)大小，以e2+e4+e6……的順序，將它們加在一起，用于解決兩個(gè)粒子的碰撞之類(lèi)的問(wèn)題。注意，其中每個(gè)數(shù)字的貢獻(xiàn)正變得越來(lái)越小，因此，原則上我們可以把它們加在一起。這一泰勒展開(kāi)式的概化公式被稱(chēng)為“微擾理論”，我們以包含e2的項(xiàng)“擾亂”了系統(tǒng)。舉例來(lái)說(shuō)，在射箭運(yùn)動(dòng)中，“微擾理論”就是我們?nèi)绾螌?duì)我們的箭進(jìn)行瞄準(zhǔn)。伴隨著我們手臂的每一個(gè)運(yùn)動(dòng)，我們的弓越來(lái)越接近于對(duì)準(zhǔn)靶心。而現(xiàn)在，就要試著對(duì)g2進(jìn)行“冪擴(kuò)展”了。而這要困難得多，事實(shí)上，如果我們對(duì)g2這個(gè)比較大的數(shù)值進(jìn)行冪擴(kuò)展，以g2+g4+g6……的順序，將它們加在一起，那么這個(gè)數(shù)值就大到要爆表了，而且也變得毫無(wú)意義了。這就是“非微擾區(qū)域”很難探測(cè)的原因，如果我們天真地試圖用微擾理論對(duì)包含常數(shù)g 的大耦合進(jìn)行計(jì)算的話(huà)，理論值就要爆表了。這種情況第一眼看上去似乎毫無(wú)希望，似乎是針插不進(jìn)、水潑不進(jìn)的。比方說(shuō)，如果我們手臂每一個(gè)運(yùn)動(dòng)的幅度都變得越來(lái)越大，那么，我們將永遠(yuǎn)也無(wú)法對(duì)我們的弓箭進(jìn)行校準(zhǔn)，并使箭擊中目標(biāo)。但是請(qǐng)注意，由于對(duì)偶，有關(guān)小常數(shù)e的理論（這個(gè)很容易解決）和有關(guān)大常數(shù)g的理論（這個(gè)就很難解決了），實(shí)際上是完全相同的一個(gè)理論，所以我們可以用對(duì)偶性來(lái)解決非微擾區(qū)域的問(wèn)題。

S對(duì)偶、T對(duì)偶和U對(duì)偶

對(duì)偶可能適用于弦理論的第一個(gè)征兆， 是在1984年由大阪大學(xué)的K.吉川和M.山崎發(fā)現(xiàn)的。他們證明了將額外維度中的一個(gè)以半徑R“卷曲”成環(huán)，和將這個(gè)維度以半徑1/R“卷曲”成環(huán)，理論是相同的。這一現(xiàn)象現(xiàn)在被稱(chēng)為T(mén) 對(duì)偶：當(dāng)我們把R<->1/R應(yīng)用于各種不同的超弦時(shí)，就可以把弦理論從5個(gè)減少到3個(gè)。在9維時(shí)空中（其中一維是蜷縮的）Ⅱa型弦和Ⅱb型弦是相同的，同樣的，E8×E8型弦和O32型弦也是相同的。

不幸的是，T對(duì)偶仍然是一個(gè)微擾對(duì)偶。當(dāng)證明還有一個(gè)被稱(chēng)作S對(duì)偶的第二個(gè)層次的對(duì)偶時(shí)，我們迎來(lái)了又一個(gè)突破—S對(duì)偶為弦理論中微擾和非微擾之間的區(qū)域提供了一個(gè)對(duì)偶。另一個(gè)對(duì)偶叫作U對(duì)偶，它更為強(qiáng)大。

接下來(lái)，內(nèi)森·塞伯格和威騰天才般地向人們展示了另一種形式的對(duì)偶是如何解決4維超對(duì)稱(chēng)理論中的非微擾區(qū)域的。最終說(shuō)服許多物理學(xué)大腕認(rèn)可這一技術(shù)的是保羅·湯森和愛(ài)德華·威滕他們證明在10維中的Ⅱa型弦和11維中的超引力之間存在對(duì)偶，這讓所有人都大吃一驚?、騛型弦的非微擾區(qū)域在以前可是一個(gè)禁區(qū)，但最終被發(fā)現(xiàn)在其中一維卷曲的情況下，它是受11維超

引力理論支配的。在這一點(diǎn)上，我記得當(dāng)時(shí)的許多物理學(xué)家（包括我自己在內(nèi)）情不自禁一遍遍揉眼睛，不敢相信我們所看到的這一切。我記得當(dāng)時(shí)我對(duì)自己說(shuō)：“ 但……這是不可能的！”

突然之間，我們意識(shí)到，也許“弦理論”真正的“家”不是10維的，而可能是11維的，而

且從根本上來(lái)說(shuō)，也許“弦理論”壓根就不是“弦理論”！而這又重新激起了人們對(duì)11維理論和p膜的巨大興趣。潛伏在第11維中的是一種全新的理論，它能夠縮減至11維超引力，同樣也可以縮減至10維弦理論和p膜理論。

弦理論的批評(píng)者

然而，對(duì)批評(píng)者來(lái)說(shuō)，這些數(shù)學(xué)發(fā)展仍然沒(méi)有回答那個(gè)讓人糾纏不清的問(wèn)題：你怎么測(cè)試它？由于弦理論是一個(gè)真真正正的“創(chuàng)世”理論，而它所有完美的對(duì)稱(chēng)性就在其無(wú)上的榮光之中。批評(píng)者悲嘆，測(cè)試它的唯一方法就是重現(xiàn)宇宙大爆炸本身，而這是根本不可能的。諾貝爾獎(jiǎng)獲得者謝爾登·格拉肖喜歡通過(guò)將超弦理論與美國(guó)前總統(tǒng)里根的星球大戰(zhàn)計(jì)劃相比較來(lái)嘲笑超弦理論，即，它們都是不可測(cè)試的，它們都會(huì)榨干一個(gè)國(guó)家的資源，它們都會(huì)吸走全球最好的科學(xué)大腦。

事實(shí)上，大多數(shù)弦理論學(xué)家認(rèn)為這些批評(píng)是愚蠢的。他們認(rèn)為，批評(píng)家沒(méi)有抓住要點(diǎn)。關(guān)鍵點(diǎn)在于：如果這個(gè)理論使用純數(shù)學(xué)可以解決非微擾性問(wèn)題，那么它應(yīng)該可以“向下兼容”到較低能級(jí)的理論，如普通質(zhì)子、電子、原子和分子的理論，而在這個(gè)層次上是有足夠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐的。如果我們能徹底解決該理論，那么，我們應(yīng)該能夠從其中提煉出其在低能譜領(lǐng)域的理論，而這個(gè)理論應(yīng)該與我們今天在標(biāo)準(zhǔn)模型中看到的熟悉的粒子相匹配。因此，問(wèn)題并不在于我們要建立一個(gè)直徑達(dá)1000億光年的粒子加速器，而在于最原始的腦力。也就是只有我們足夠聰明，我們才能夠?qū)懴翸理論并解決它，而后一切都會(huì)迎刃而解。

“向后”進(jìn)化

那么，我們要在真正意義上一勞永逸地解決該理論并終結(jié)所有的炒作和誹謗，需要怎么做呢？有一種方法是最直接的：嘗試著用粒子中各種稀奇古怪的夸克、膠子、電子、中微子、希格斯玻色子等等推導(dǎo)出粒子相互作用的標(biāo)準(zhǔn)模型。（我必須承認(rèn)，盡管標(biāo)準(zhǔn)模型是有史以來(lái)人們提出的最成功的物理理論，但它也是最令人生厭的物理理論之一。）這一點(diǎn)可以通過(guò)將10維中的6維蜷縮起來(lái)，留給我們一個(gè)可能類(lèi)似于標(biāo)準(zhǔn)模型的4維理論來(lái)達(dá)成。然后，再給我們標(biāo)準(zhǔn)模型中夸克和其他粒子的正確質(zhì)量，那么，我們就可以嘗試使用對(duì)偶和M理論探究其非微擾區(qū)域，看一下其對(duì)稱(chēng)性是否以正確的方式被打破。然而，威滕的理念略有不同。他認(rèn)為解決弦理論的關(guān)鍵是理解理論背后的基本原理。

讓我解釋一下。例如，愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論肇始于牛頓第一定律。彼時(shí)，愛(ài)因斯坦還供職于瑞士伯爾尼專(zhuān)利局，當(dāng)他正躺在辦公桌旁的椅子上時(shí)，突然意識(shí)到，當(dāng)一個(gè)人處在下降中的電梯里時(shí)會(huì)感覺(jué)不到重力，那是他“一生中最幸福的思想”。盡管自伽利略以來(lái)的物理學(xué)家都知道這一點(diǎn)，愛(ài)因斯坦卻能夠從中提取出等效原理。這個(gè)看似簡(jiǎn)單的表述（物理定律在一個(gè)加速或引力框架中，是局部性無(wú)法察覺(jué)的）使得愛(ài)因斯坦將一個(gè)新的對(duì)稱(chēng)引入了物理學(xué)以進(jìn)行總體協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)

換，而這又反過(guò)來(lái)催生了廣義相對(duì)論背后的作用原理——最美麗而且最令人信服的引力理論。直到現(xiàn)在，我們才試圖使該理論量子化，以使該理論能夠兼容其他力。因此，該理論的進(jìn)化史可以概括為：牛頓定律→對(duì)稱(chēng)性原理→引力作用原理→威滕的量子理論。對(duì)于弦理論，我們需要發(fā)現(xiàn)其等效原理的擬合公式。一直以來(lái)，最根本的問(wèn)題是，弦理論一直在“向后”進(jìn)化，就像威滕說(shuō)的，“弦理論本是21世紀(jì)的物理理論，卻在不經(jīng)意間又返回了20世紀(jì)”。我們從來(lái)也沒(méi)有“表示”過(guò)，除非等到下個(gè)世紀(jì)，我們才能一睹這一理論。

這就是我們目光所能及之終點(diǎn)嗎？

在向世人介紹他的另一個(gè)理論“元理論”時(shí)，瓦法又為這一理論增加了一個(gè)奇怪的扭曲，這一次是一個(gè)被稱(chēng)為F理論（F代表“father”）的12維理論，并用這一理論解釋了Ⅱb型弦的自對(duì)偶。（不幸的是，這一12維理論相當(dāng)怪異：它有兩個(gè)時(shí)間坐標(biāo)而不是一個(gè)，這實(shí)際上與1 2維相對(duì)論是相違背的。你能想象自己在同一個(gè)世界里的兩個(gè)不同的時(shí)間維度上嗎？哦！在這一理論面前，《暮光之城》中的劇情簡(jiǎn)直弱爆了。）那么，最終的理論是10維、11維還是12維的呢？

比方說(shuō)，他們中的施瓦茲覺(jué)得，M理論的最終版本可能沒(méi)有任何固定的維度。他認(rèn)為，真正的理論可能是獨(dú)立于任何時(shí)空維度的，只有當(dāng)人們?cè)噲D解開(kāi)它時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)11維。湯森似乎也同意這一觀點(diǎn)，他是這樣說(shuō)的：“維度整個(gè)是一個(gè)近似的概念，只會(huì)在一些半經(jīng)典的環(huán)境中出現(xiàn)?！蹦敲矗@是否意味著終點(diǎn)就在眼前，在不久的將來(lái)，我們就能從牛頓第一定律推導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)模型呢？就這個(gè)問(wèn)題，我問(wèn)了此領(lǐng)域的一些學(xué)術(shù)領(lǐng)袖。雖然他們都是這場(chǎng)革命的狂熱支持者，但他們?cè)陬A(yù)測(cè)未來(lái)上仍持謹(jǐn)慎態(tài)度。湯森認(rèn)為，我們目前所處的階段類(lèi)似于量子力學(xué)被完整闡明之前人們還在研究玻爾原子的舊量子時(shí)代。他說(shuō)：“我們已經(jīng)取得了一些類(lèi)似于玻爾—索末菲量子化法則的、富有成果的圖片和法則，但是有一點(diǎn)還是很清楚的，那就是，我們還沒(méi)有一個(gè)完整的理論?！?/p>

達(dá)夫說(shuō)：“M理論僅僅是一個(gè)需要進(jìn)行一些非微擾量子化的超膜理論和超5膜理論（這一點(diǎn)至今還無(wú)人知道答案），還是像威滕相信的那樣，是M理論的潛在自由度，至今還未被人們證實(shí)。在這一點(diǎn)上，我個(gè)人是一個(gè)不可知論者?！蓖?dāng)然相信我們追蹤的這條線索是正確的，但我們需要更多的像這樣的“革命”，來(lái)最終解決這個(gè)理論?！拔艺J(rèn)為，在將來(lái)至少還會(huì)有幾次超弦革命。如果我們能在今后10年再搞出個(gè)超弦革命的話(huà)，我認(rèn)為我們就會(huì)搞定它?！蓖f(shuō)。而瓦法說(shuō)：“我希望這一次我們看到的是‘隧道盡頭之光，但誰(shuí)知道這條隧道有多長(zhǎng)呢！”此外，關(guān)于M理論，施瓦茲曾經(jīng)這樣寫(xiě)道：“M理論是基于某些幾何的東西（比如超膜），還是基于其他一些完全不同的東西，目前仍然不清楚。但是，不管怎樣，M理論的發(fā)現(xiàn)在人類(lèi)文明史中都將是一

個(gè)具有里程碑意義的事件?！本臀覀€(gè)人而言，我持樂(lè)觀的態(tài)度。這是我們第一次可以看到這頭“獅子”的輪廓，以及它的雄渾壯麗。終有一天，我們會(huì)聽(tīng)到它咆哮。