第15章　远望

百年以后，超弦理论（或者它在M理论中的角色）该是什么样子，今天恐怕走在最前头的研究者们也看不出来。当我们继续追寻终极理论的时候，在通往更宏大的宇宙蓝图的路上，我们可能会发现弦理论不过是万里长征的一步，我们还会遇到以前从未见过的不同的思想和概念。这一科学历程告诉我们，当我们自以为懂得了自然的一切时，它总还藏着些惊奇，我们只有极大地（有时还得从根本上）改变我们认识世界的思维路线，才可能发现它们。当然，我们还是可以满怀信心地认为——也有人曾那样天真地想象——我们生活在人类历史的一个转折点，宇宙的终极规律将在我们的时代出现。正如惠藤讲的，我觉得我们离弦理论很近了——在我最乐观的时候——我想会有那么一天，理论的最终形式会从天上掉下来落在谁的头上。不过更现实地讲，我觉得我们今天正在构造一个比以往任何东西都更深刻的理论，这个过程将延续到21世纪，那时我就太老了，不可能还有什么有用的思想；年轻的物理学家将去决定，我们是不是真找到了最后的理论。82

尽管我们还能感受到第二次超弦革命带来的震撼，还在欣赏它带来的新奇壮丽的图画，但多数弦理论家都认为，可能还要经历第三次、第四次那样的理论革命，才能彻底解放弦理论的力量，确立它作为终极理论的地位。我们已经看到，弦理论打开了一幅宇宙活动的新图画，但还有许多重大的困难和细节需要21世纪的弦理论家用心去思索。所以，在这最后一章，我们不可能讲完人类追求宇宙最后定律的故事，因为我们还在追求着。我们将把眼光投向弦理论的未来，讨论5个重要的问题——在继续追求终极理论的路上，弦理论家们总会遇到它们的。

弦的基本原理是什么

过去百年里，我们明白了一个大道理，那就是物理学定律总联系着对称性。狭义相对论的基础是相对性原理所赋予的对称性——即常速运动的观测者之间的对称性。表现在广义相对论的引力的基础是等效原理——相对性原理向所有观测者（不论他们的运动状态有多复杂的推广）。另外，强力、弱力和电磁力的基础是更加抽象的规范对称性。

我们讲过，物理学家想把这些对称性树为雄踞在理论的中央的一切解释的基座。从这个观点看，引力的存在是为了让所有的观测者有完全平等的立场——也就是让等效原理能够成立。同样，非引力的存在是为了大自然能遵从它们相应的规范对称性。当然，这种观点不过把力为什么存在的问题转换成为自然为什么遵从相关对称性原理的问题。这肯定也是一个进步，特别是，在有些时候，对称性是自然而然的。例如，为什么一个观测者的参照系需要与众不同的对待呢？更自然的观点显然是，宇宙的规律认为所有观测者的观点都是平等的；这一点通过等效原理和为宇宙结构带来引力而实现了。在引力以外的其他3种力的背后，规范对称性也有同样存在的理由，不过，那需要一些数学背景才能完全理解（如我们第5章讲的）。

弦理论把我们引向了更深的解释的深谷，因为所有这些对称原理——包括那个超对称——都是从它的结构中涌现出来的。实际上，假如历史不像它走过的样子——假如物理学家在百年以前就发现了弦理论——我们可以想象，这些对称性原理都可以通过研究弦理论的性质而发现。但是别忘了，等效原理告诉我们为什么存在引力，规范对称告诉我们为什么存在非引力，而在弦理论背景下，这些对称都是结果；虽然它们的重要性不容否定，但总归是一个更宏大的理论结构的最终产物的一部分。

等效原理不可避免地带来了广义相对论，规范对称引出了引力以外的3种力，那么，弦理论本身是不是什么更大原理的必然结果呢？那原理可能但不一定是对称性原理。上面的那一段讨论使这个问题显得更尖锐了。写到这里时，还没人能对问题的答案有一丁点儿的认识。为理解它的重要性，我们只需要想想，假如爱因斯坦当年在建立广义相对论时，没有他1907年在伯尔尼专利局的那个把他引向等效原理的“快乐思想”，结果会怎样呢？当然，没有那一点灵感，广义相对论未必就建立不起来，但那一定是异常艰难的。等效原理为分析引力提供了一个简单系统的、强有力的、有条理的框架。例如，我们在第3章对广义相对论的描述主要就依赖于等效原理，而它在理论的数学体系中的作用就更重要了。

弦理论家今天的处境就有点儿像失去等效原理的爱因斯坦。自维尼齐亚诺1968年那独具洞察的猜想以来，弦理论在一点点发现、一次次革命中发展起来了。但是，我们还没有一个组织原理能把所有的发现和理论特征都纳入一个宏大而系统的框架——一个能绝对不可避免地生成每一样基本要素的框架。发现那个原理应该是弦理论发展的重大成果，而它也将以无比的清晰揭示理论深藏的秘密。当然，谁也不能保证真有那样一个基本原理，但百年的物理学进化激励着弦理论家们期待着它的出现。当我们展望弦理论的下一个发展阶段时，寻找那个“能不可避免地带来一切”的原理——整个理论都必然从它喷涌而来——便是头等重要的事情。1

什么是真正的空间和时间，我们离得了它们吗

在前面的许多章节里，我们自由使用了空间和时间的概念。在第2章，我们讲了爱因斯坦的发现：空间和时间是不可分割的，它们因一个出人意料的事实而交织在一起，那就是，物体在空间的运动会影响它的时间历程。在第3章，我们通过广义相对论深化了时空在认识宇宙中的作用，看到了时空结构的具体形式如何将引力从一点传递到另一点。第4、第5两章讨论的时空结构的微观量子涨落提出了新理论的需求，将我们引向了弦理论。最后，在接下来的很多章里，我们看到弦理论在宣传宇宙具有的空间维比我们知道的更多，它们有些卷缩成小小的然而复杂的形态，奇妙地经历着空间结构破裂而复原的变换。

我们曾通过图3.4、图3.6和图8.10并借助空间和时空的结构来说明那些思想，那结构仿佛是一片片的物质材料，宇宙就是用它们缝起来的。这些图景有很强的解说力，物理学家常拿它们来作为自己技术研究的直观形象的指南。尽管盯着那些图也能慢慢悟出点儿什么，但我们还是要问，我们所说的宇宙的结构到底是什么意思？

这是一个深远的问题，曾以这样那样的形式提出来，已经争论过几百年了。牛顿宣扬空间和时间是构成宇宙的永恒不变的元素，它原始的结构没有疑问，也不需要解释。他在《原理》（Principia）中写道，“与任何外在物无关的绝对空间，就其本性而言总是保持着相同和不动。与任何外在物无关的绝对的真实的和数学的时间，就其自身和本性而言，总是相同地流逝。”83莱布尼兹（Gottfried Leibniz）等人强烈反对，他们声称，空间和时间不过是为了方便概括宇宙中物体与事件间的关系的记录本。一个物体在空间和时间的位置只有通过与其他事物的比较才能显出意义。空间和时间不过是这些关系的词汇，没有别的意思。尽管牛顿的观点在他成功的三大运动定律的支持下统治了200多年，但莱布尼兹的思想（后来得到奥地利物理学家马赫（Ernst Mach）的进一步发展）更接近我们今天的图景。我们已经看到，爱因斯坦的狭义和广义相对论坚决抛弃了绝对和普适的空间和时间的概念。但我们仍然可以追问，在广义相对论和弦理论中演绎着关键角色的时空的几何模型，是否也只是不同位置的空间和时间关系的方便表达方式呢？或者说，当我们说自己“浸没”在时空结构中时，是不是该认为我们真的浸没在什么东西里呢？

虽然我们在走近一个猜想的领地，弦理论确实能为这个问题提供一个答案。引力子这个最小的引力单元是一种特别的弦振动模式。正如电磁场（如可见光）由无数光子组成一样，引力场由无数引力子组成——就是说，无数根弦在像引力子模式那样振动。另一方面，引力场锁在弯曲的时空结构里，所以，我们自然要将时空结构本身与大量的经历着相同有序的引力子振动模式的弦等同起来。用场的语言说，那么多相同振动的弦的有组织的集合，叫弦的相干态。这是颇富诗意的一幅图画——弦理论的弦成了编织时空结构的丝线——但是应该看到，它的严格意义还有待我们去彻底发现。

不管怎么说，用弦织成的空间结构为我们带来下面的问题。普通的丝织物是在寻常纺织原料上一针一线织出来的。同样，我们可以问自己，时空结构是不是也先有原料底子呢——那该是宇宙结构的一种弦的组合，还没有形成我们认为是时空的组织形式。需要注意的是，我们不太容易准确描绘那种还没织成一个有序整体的一根根振动弦混合在一起的状态，因为从我们寻常的思维方式来说，这预先假定了空间和时间的概念——弦振动所在的空间和它从一刻到下一刻发生形态改变的时间。不过，在那种原始的状态，在形成宇宙结构的弦跳起那整齐相应的舞蹈之前，并没有什么空间和时间。我们的语言还不足以精确把握这些思想，因为事实上那时连以前的概念都没有。总的说来，一根根的弦似乎是空间和时间的“碎片”，只有当它们经过恰当的共振，才可能出现传统的空间和时间的概念。

那样一种没有结构、没有我们所说的空间或时间概念的原始存在状态，可能是大多数人都想象不出来的（我当然也想不出来）。霍金曾说过，摄影师在拍摄黑洞视界的特写镜头时会遇上麻烦，当我们试着构想一个本来是空间和时间的宇宙，而不是以某种方式借用空间和时间概念的宇宙时，也遇到了“范式”的冲突。不过，我们很可能还是需要同那样的概念打交道，在能完全评价弦理论之前认识它们的作用。原因是，我们现在的弦理论形式预先假定了空间和时间的存在——弦（和在M理论中发现的其他物质基元）在其中往来振动。这样，我们可以在有一个时间维和若干空间维的宇宙中演绎弦理论的物理性质；那些空间维有一定数量是展开的（通常是3个），其余的都卷缩成理论方程所允许的某个空间形态。但是，这有点儿像让一个画家依照数字填颜色，然后根据这个来评价他的艺术创造力。当然，他一定也会在这里或那里表现一些个人的情趣，但凭这样死死限制的作品形式，我们能看出画家有几分才能呢？同样，弦理论的胜利在于它自然融合了量子力学和引力，而引力受空间和时间形式的约束，我们不应该强迫一个理论在已经存在的时空框架里运转。就像应该让画家在空白的画布上开始创作一样，我们应该让弦理论从没有空间和时间的混沌状态开始为自己创造时空的舞台。

我们希望，从“零点”开始——可能是大爆炸以前或者以前的以前的某个时刻（我们只能借时间的词来说，因为没有别的语言工具了）——理论所描写的宇宙将在演化中形成弦相干振动的背景，产生空间和时间的传统概念。这样一个框架如果实现了，将证明空间、时间和相关的维，不是决定宇宙要素的根本；它们不过是从更基本更原始的状态涌出的方便的记号。

M理论的许多方面，经过申克、惠藤、邦克斯、费施勒、苏斯金和其他数不清的人的开拓，已经显露出某个叫零膜的东西——可能是M理论最基本的物质基元，看起来有点儿像大尺度下的点粒子，但在小距离上却有迥然不同的性质——它大概能让我们看一眼没有空间和时间的世界。我们记得，弦告诉我们在普朗克尺度下传统的空间概念失去了意义，他们的研究表明，零膜在本质上也告诉我们相同的结论，而且还为我们打开了一扇小窗，让我们看到一个新的非传统的起主导作用的框架。零膜的研究说明，普通的几何被所谓的非对易几何取代了，那主要是法国数学家康尼斯（Alain Connes）发展起来的一门数学。2在这个几何框架下，传统的空间和距离的概念消失了，我们看到的是迥然不同的概念景观。不过，当我们关心比普朗克长度更大的尺度时，物理学家证明那些传统的空间概念又将重新出现。非对易几何框架离我们期待的那个“零点”的开端大概还很遥远，但它让我们隐约看到，为了包容空间和时间，更复杂的框架可能带来些什么。

为建立一个不借助先存在的空间和时间概念的弦理论寻找正确的数学工具，是弦理论家们面临的最重要的问题之一。如果认识了空间和时间是如何出现的，我们将向下面那个关键问题的答案迈出一大步：到底会出现什么样的几何形式呢？

弦理论会重塑量子力学吗

量子力学的原理以令人惊讶的精度统治着我们的宇宙。即使这样，半个多世纪以来，物理学家在构建理论时所采取的策略，从结构上讲，却把量子力学放在比较次要的位置。在构想一个理论时，物理学家常常从纯经典的语言出发——那是麦克斯韦甚至牛顿时代的物理学家都能完全领会的语言——忽略量子几率、波函数等事物，然后，在经典的框架上添加量子的概念。这种思想方法一点儿也不奇怪，因为它直接反映了我们的科学历程。开始的时候，宇宙看起来是由植根在经典概念的定律统治着的，例如，在一定的时刻一个粒子有一定的位置和速度。当我们做过仔细的微观考察之后，才发现那样的经典思想需要修正。我们发现的历程是从经典框架走向量子关系的框架，物理学家今天还继续走在那条路上，去创建他们的理论。

弦理论当然也是这样走过来的。描写弦理论的数学形式开始是一组描写一根无限细小的经典丝线的运动的方程，大体上说，这样的方程牛顿在300年前就能写出来。后来，这些方程被量子化了。就是说，通过50多年来物理学家们发展起来的一套系统方法，这些经典方程转移到了量子力学的框架，几率、不确定性、量子涨落等概念，都自然包括进来了。实际上，我们在第12章已经看到了这个过程的作用：圈过程（见图12.6）包含着量子概念——在这种情形，即量子力学生成的瞬间的虚弦对——圈的数目决定着量子力学效应的精度。

从经典的理论图景开始，然后包括量子力学的特征，这种策略多年来取得了丰硕的成果。例如，它是粒子物理学标准模型的基础。但是，这种方法在弦理论和M理论那样远大的蓝图面前可能显得太保守了，而且越来越多的事实说明它很可能真是软弱无力的。原因是，我们既然认识了宇宙受量子力学原理的支配，我们的理论从一开始就应该是量子力学的。多年来，我们从经典图景出发取得了一次又一次的成功，那只是因为我们还没有追到宇宙的最深处，在那样的深度，过去粗略的方法会让我们迷失方向。但是，在弦/M理论的深度上，我们很可能会走到那条经过战斗考验的道路的尽头。

关于这一点，重新考虑从第二次超弦革命涌现出的某些发现（如图12.11总结的那些），我们可以找到具体的证据。我们在第12章讨论过，5个弦理论统一背后的对偶性告诉我们，发生在一个弦理论体系中的物理过程可以用任何其他理论的对偶语言来解释。乍看起来，新的解释似乎跟原来的图景没有什么关系，但事实上对偶性的力量正表现在这里：通过对偶性，同一个物理过程可以用许多迥然不同的方式来描写。这些结果难以捉摸，也令人惊讶，但我们还没有讲它们最重要的特征是什么。

对偶性语言通常是这样转换的：在一种弦理论的描述下，一个过程强烈依赖于量子力学（例如，涉及弦相互作用的过程就不会在经典物理的世界里发生），而从另一个弦理论看，它却稍微与量子力学有些关系（例如，它的具体数值由量子思想决定，而定性形式却跟它在纯经典的世界里一样）。这意味着，量子力学完全交织在弦/M理论基础的对偶对称性中，它们是固有的量子力学对称性，因为有一个对偶的描述是强烈依赖于量子力学考虑的。这有力地说明，弦/M理论的完全实现——从根本上包括新发现的对偶对称性——不能跟传统路线一样从经典开始走向量子化。经典的出发点必然会忽略对偶对称性，因为它只有在量子力学的考虑下才会表现出来。相反，完全的弦/M理论一定会打破传统模式，而将以一个羽翼丰满的量子力学理论的形式出现在我们面前。

目前，还没有谁知道该怎么做。但许多弦理论家都预言，我们认识上的下一个重大变革是重塑量子原理，将它融入我们关于宇宙的理论。例如，像瓦法说的，“我想，能解决许多疑难的量子力学新体系就躲在角落里。我想，许多人都同意，最近揭示的对偶性为量子力学指出了一个新的几何的方向，在那个几何框架下，空间、时间和量子性质将不可分割地结合在一起。”84而照惠藤的说法，“我相信量子力学的逻辑状况即将发生某种方式的改变，就像引力的逻辑状况在爱因斯坦发现等效原理后的改变那样。这个过程对量子力学是远不完全的，但我想人们总有一天会回过头来，把今天看作它的开始。”85

我们可以有把握地乐观地想象，一个弦理论框架下的重新树立的量子力学原理将产生一个更有力的理论体系，为我们回答宇宙是如何开始的，为什么会有空间和时间之类的事物——这个体系还将带我们走近莱布尼兹的疑问：为什么会有而不是没有？

弦理论能经受实验的检验吗

在我们以前讨论过的弦理论的特征中，下面3个也许是最重要、最应该牢记的。第一，引力和量子力学是宇宙如何表现的最主要内容，任何一个可能的统一理论都必须包括它们。弦理论实现了这一点。第二，通过物理学家在过去100年的研究，还揭示了其他的重要思想——许多都被实验证实了——它们对我们认识宇宙起着关键作用。举几个例子，这些思想包括，自旋、物质粒子的族结构、信使粒子、规范对称、等效原理、对称破缺和超对称性，等等。所有这些概念都自然出现在弦理论中。第三，在传统理论如标准模型中，有19个可以调整的参数来保证理论与实验测量的一致。弦理论则不同，它没有可调的参数。从原则上讲，它蕴含的一切都是完全确定的——它们应该提供绝不含糊的检验，以判别理论是对还是错。

从“原则上”的理由走到“实际上”的事实，一路上还有许许多多的障碍。在第9章我们讨论过一些技术上的困难，如决定额外维的形态，现在仍然拦在路中央。在第12章和13章，我们把这些和另外一些拦路石放到了一个更大的背景下——为了更准确地理解弦理论，我们看到，M理论就在那样的背景下出现了。当然，为了完全认识弦理论和M理论，我们不仅需要付出巨大艰辛的劳动，也一样需要天才的发现。

在前进的每一步，弦理论都在寻找而且还将继续寻找能通过实验观测的理论结果。我们大概不会忘记第9章讲的那些未来发现弦理论证据的可能。而且，随着认识的深入，弦理论一定会出现一些难得的过程或特征，为我们提供其他间接的实验信号。

但最引人瞩目的是，通过寻找第9章讨论的超对称伙伴粒子，超对称性的证实应该是弦理论的一个里程碑。我们记得超对称性是在弦理论的理论考察中发现的，也记得它是弦理论的核心部分。它的实验证明，对弦来说尽管是间接的，然而也是诱人的。另外，寻找超对称伙伴粒子也应该是受欢迎的一个挑战，因为如果发现了超对称性，它的意义远不只是回答它是否与我们的世界有关这样的简单问题。超伙伴粒子的质量和力荷将具体揭示超对称性是如何融入自然律的。那样，弦理论家面对的挑战将是，超对称性是否完全可以通过弦理论来实现和解释？当然，我们可以更乐观地希望，在未来的10年——在日内瓦的巨型量子对撞机投入运行以前——弦理论的认识会取得巨大进展，能在发现超对称伙伴粒子之前做出一些关于它们的具体的预言。那么，证实那些预言将是科学史上不朽的一页。

科学的解释有极限吗

解释一切，即使从特定意义说，认识宇宙的力和基本组成的所有方面，也是科学面临的一个最大挑战。超弦理论第一次为我们提供了一个足以迎接这个挑战的框架。但是，我们真能完全实现理论的承诺，计算出那些量吗——如夸克的质量、电磁力的强度和其他决定宇宙形形色色特征的数值？正如前几节讲的，我们需要克服数不清的障碍才可能达到那些目标——当前的头等大事是建立一个非微扰的弦/M理论体系。

但是，即使我们准确认识了在更新更明晰的量子力学框架下建立起来的弦/M理论，我们仍然可能算不出粒子的质量和力的强度，有这个可能吗？我们可能还得借助于实验测量而不能靠理论计算来获得那些数值，是吗？而且，会不会那样，这些失败不是说我们还需要寻求更深层的理论，而是正好说明这些实在的观测性质本来就没有什么解释？

所有这些问题都是可能的。正如爱因斯坦很多年前讲的，“宇宙最不可理解的事情是它是可以理解的。”86在飞速进步的时代，动人的发现很容易使我们盲目信任自己对宇宙的理解力，然而，理解力也许真有它的尽头。也许我们不得不接受这样的事实，当我们达到了最深层的科学认识以后，宇宙依然有一些问题不能解决。也许我们不得不承认，宇宙的有些特征之所以那样，纯粹是因为偶然，因为一个事故，或者因为“魔鬼的选择”。科学在昨天的成功激励着我们去想，只要有足够的时间，巨大的努力总能揭开宇宙的奥秘。但是，遇到科学解释的绝对极限——那不是技术的障碍或趋势，而是人类理解进步的边缘——那可是奇特的事情，过去的经历对今天的我们也无能为力了。

尽管这个问题与我们对终极理论的追求有着重大关系，但我们还解决不了它。实际上，我们以一般方式提出的科学解释极限的问题，可能永远也没有答案。例如，我们已经看到，即使我们关于多重宇宙概念的猜想，乍看起来提出了科学解释的极限，实际上还可以通过幻想别的理论来解决，至少在原则上那个理论能重新找回预言能力。

从这些思考中我们看到了宇宙学在决定一个终极理论时的作用。我们讲过，超弦宇宙学是一个年轻的领域，即使从年轻的弦理论自身的标准说，它也是年轻的。无疑，它将成为未来若干年里的一个基本的研究焦点。随着对弦/M理论性质的新认识，我们能更清楚地判别在统一理论上的那些努力有什么宇宙学意义。当然，那些研究也许有一天会令我们相信，科学解释确实存在着极限。但是，它们也可能预示着一个新时代的到来——那时我们可以宣告，宇宙的基本解释终于找到了。

走向未来

虽然我们的技术把我们限制在地球和它在太阳系的近邻，但依靠思想和实验的力量，我们也在探索空间和外太空。特别是在过去的100年里，经过无数物理学家的努力，自然最深藏的一些秘密都被揭示出来了。这些解释的萌芽一旦破土生长起来，就会在我们原以为了解的世界展现一片新的景象，那壮丽的风光是我们从来不曾想过的。衡量一个物理理论有多深，是看它在多大程度上向以前那些似乎不可改变的世界观提出了严峻的挑战。以这个标准来看，量子力学和相对论的深刻超乎了任何人的想象：波函数、几率、量子隧道、不停歇的真空能量涨落、空间与时间的融合、同时的相对性、时空结构的弯曲、黑洞、大爆炸……谁能想到那个直观的、机械的、像时钟一样运行的牛顿的世界竟显得那么狭小，谁能想到在事物平凡的表面下还藏着一个令人心跳的新世界？

不过，这样一些改变我们思维模式的发现也只是一个更大的包罗万象的历史的一部分。物理学家坚信，不论关于大事物的定律还是小事物的定律，都应该结合成一个和谐的整体，他们怀着这样的坚定信念在孜孜不倦地追寻着隐藏的统一理论。追寻还远没到头，但通过超弦理论和从它演化而来的M理论，一个融合量子力学、广义相对论以及强弱和电磁力的强有力的框架终于出现了。这些进步给人们以前的世界观带来的冲击是巨大的：一圈圈的弦、一颗颗跳动的液滴，把宇宙生成的万物都统一地归结为形形色色的振动模式，而那些精密的振动所在的宇宙空间具有许多隐藏的维度，能极端地卷缩起来，不停地经历结构的破裂和修复。谁能想到，引力和量子力学会融入一个包罗所有物质和力的统一理论，为我们对宇宙的认识带来那么巨大的革命？

当然，如果我们继续追求更完全的可以计算的超弦理论，一定还有更大的惊奇在等着我们。通过M理论的研究，我们已经看到，在普朗克尺度下隐藏着一个新奇的世界，那里可能没有空间，也没有时间。在另一个尽头，我们也看到，我们的宇宙也许只是在巨大的波涛汹涌的汪洋（即所谓的多重宇宙）表面上无数跳荡的泡沫中的一个。这些思想都是我们今天所能提出的最远的想象，它们可能预示着我们的宇宙认识的下一步该怎么走。

我们一直在放眼未来，期待着潜藏的奇迹；我们也应该回顾过去，走到今天的那段历程同样令人惊讶。追寻宇宙的基本定律是人类的一出独特的戏剧，它解放了思想，丰富了精神。爱因斯坦曾生动描述过他本人对引力的追求经历——“那是在黑暗中焦虑地摸索的年月，满怀着强烈的渴望，有过信心，也有过动摇和疲惫，但最后终于看见了光明。”87——这当然也是一切人类奋斗的写照。我们每一个人都在以自己的方式追求真理，渴望知道我们为什么是这样。我们在攀登中发现和解释堆起的大山，每一代人都稳稳站在前辈的肩头，勇敢地走向顶峰。我们的子孙后代会不会有一天站在峰顶上无限清晰地俯看苍茫而壮丽的宇宙，我们不得而知；但每一代人总会向上爬得更高，令人想起布朗诺夫斯基（Jacob Bronowski）的话：“每个时代都有一个转折点，都有一种新的认识和评判世界秩序的方法。”88我们这一代人也在惊讶我们自己的新宇宙观——我们认识世界秩序的新方法——实际上也在实现我们自己的价值，把我们搭成人类的阶梯，通向遥远的星辰。

注释

1.有些理论家从全息原理看到了这个思想的一点影子，那个概念最先是苏斯金和著名荷兰物理学家特胡夫特（Gerard’t Hooft）提出来的。我们知道，全息图从特制的2维胶片再现3维图像。苏斯金和特胡夫特提出，我们遇到的所有物理事件都可以完全通过定义在更低维世界的方程来说明。听起来这就像根据人的影子来画肖像，但根据第13章讨论的黑洞熵，我们能领会它的意思，了解苏斯金和特胡夫特的部分动机。回想一下，黑洞的熵决定于事件视界的表面积——而不是视界所包围的空间体积。于是，黑洞的无序和它相应的可能包含的信息都记录在表面积的2维数据里。黑洞的事件视界仿佛就是一幅全息图，它抓住了黑洞内所有3维信息的内容。苏斯金和特胡夫特把这个思想推广到整个宇宙，他们指出，发生在宇宙“内部”的每一件事情都只是定义在遥远边界面上的数据和方程的表现。最近，哈佛的物理学家马尔达西纳（Juan Maldacena）的研究，以及后来惠藤和普林斯顿的物理学家古塞（Steven Gubser）、克里巴诺夫（Igor Klebanov）和波利亚可夫（Alexander Polyakov）的重要工作，证明了至少在一定条件下，弦理论体现着全息原理。看来，弦理论统治下的宇宙的物理学似乎有一个等价的图景，那里只有发生在边界面上的物理——边界的维当然一定比内部的维更低，这是如何实现的，物理学家目前正在积极研究。有些弦理论家提出，彻底认识全息原理和它在弦理论中的作用，将导致第三次超弦革命。

2.假如你熟悉线性代数，你可以有一个简单而且相关的办法来考虑非对易几何，那就是，以矩阵代替传统的笛卡儿坐标。在乘法下，笛卡儿坐标是可以交换的（即对易的），而矩阵是不能交换的（不对易的）。