神秘的弦理論2：弦的第一次革命
作者：李春生（書房記特約專欄作者）
引子：一個小寓言
大山裡的一個家庭最值錢的財產是家裡養的一隻動物。這隻動物是什麼呢？家庭成員們卻有不同看法。
公公說：這是一隻神奇的鹿。
婆婆說：這是一匹矯健的馬。
兒子說：其實，是一頭驢。
媳婦說：啥呀！就是一頭豬而已。
超弦理論和弦理論有什麼區別？簡單地說，在弦理論的基礎上加入超對稱的概念後，僅僅解釋了強相互作用力的弦理論就發展到「可以」解釋四種基本作用力和構成物質的粒子——費米子的超弦理論。根據超弦理論，費米子也是弦的不同振動模式，該理論為量子力學粒子標準模型中的每一種粒子（質子、中子、夸克、膠子、引力子等等）「找」到一種相對應的不同振動模式的弦。將弦理論的26維的時空「調整」為超弦理論的10維時空後，就「解決」了弦理論推導出的超光速的「快子」問題，讓弦理論從一個弦的假說變成一個解釋微觀世界的量子理論。
聽起來是不是很簡單？
寫物理科普可以很簡單，只要照本宣科，將一個理論用通俗化的語言表述就可以矇混過關。但是，要把一個理論解釋清楚，就沒那麼簡單了。需要把一個理論建立的前因後果解釋清楚，需要把物理學的發展歷程作一個系統的論述，這將牽扯到物理學的方方面面。例如，解析超對稱就必然涉及量子力學的自旋和經典電動力學的偏振問題，這是對同一現象的不同描述。我們生活在同一個宇宙，但是卻存在經典物理學、相對論、量子力學和弦理論四種互不相融、觀點尖銳對立的理論，每一個理論都是一個完整的思想體系，這是四套完全不同的理論思想體系，它們唯一的共同點是解析我們身處的這個宇宙的運作原理。我們知道，真相只有一個，真理只有一套，我們只需要一套邏輯一致的、可以自洽地解釋宇宙的所有問題的理論，即終極理論。到目前為止，沒有一套理論可以達到終極理論的標準，這意味著現有的理論都不完備。說的更直白點，經典物理學、相對論、量子力學和弦理論都無法自洽地描述和解析這個世界的運作原理。
很多學者認為，弦理論有望發展成終極理論，是終極理論的最佳「種子選手」。
這的確是物理界的主流觀點。
但是，這個結論並不影響人們認為相對論和量子力學是完全正確的理論，人們的思想就是這樣矛盾。當今，主流學者們的科普文章或演講一般從經典物理學（經典電動力學）開始說起，然後談到相對論（光是粒子）和量子力學（所有的量子都是粒子）的基本觀點，最後的結尾總是會說所有的量子都是振動的弦。這給人們一個印象，隨著人類觀測能力的進步，人類像剝洋蔥一樣一層一層地解開量子的秘密。但是，這種觀念是錯誤的。真相是，四種理論是對同一事物——量子的不同解釋，雖然構建的時間有先後順序，但是這四種理論卻是平行的，而不是線性進步的。事實上，經典電動力學是一種認為量子是波的量子力學，人們所說的量子力學是一種認為量子是具有波粒二象性的粒子物理學，而弦理論是一種認為量子是弦的量子力學。請注意，弦理論是另一種獨立的量子力學。現在的問題是，波粒二象性已經過時了，現在的量子不是波粒二象性，而是具有波粒弦三象性。難道同一種動物既是鹿、又是馬、又是驢嗎？
既生瑜、何生亮。我們需要這麼多種觀點完全不同的量子力學嗎？
我們知道，有需求，才有供應。只有在舊有理論無法自洽解釋問題時，才需要構建新的理論。但是，指出舊有理論存在的問題，必然顛覆一些人既有的認知。
在上一篇《神秘的弦理論——橫空出世》裡，我們回顧了構建弦理論的原因——粒子標準模型無法自洽地解析微觀世界的客觀現象和運作原理。人們需要一個「全新」的理論來解決問題。一些學者用歐拉β函數來描述原子核內強子間的強作用力，用振動的弦來解釋兩個強子間為什麼會緊緊吸引在一起。弦像一根彈簧將兩個「小球」（強子）緊緊連在一起。弦理論由此橫空出世。但是，弦理論沒有解釋弱相互作用力、電磁力和萬有引力這3種基本作用力，也沒有解釋物質由什麼構成，如此簡陋的「理論」距離構建一個全新的理論還差十萬八千裡。我們知道，解析宇宙面臨的疑難雜症可不是一兩個雕蟲小技就能解決的問題，而是需要一整套邏輯自洽的理論。
早期的弦理論還需要26維時空及理論推導出的超光速的「快子」問題，這讓持4維時空和光速不變觀點的主流學家們難以理解。因此，人們逐漸對這個簡陋且怪異的弦理論失去了興趣。
普朗克尺度是一個鬼門關，人類觀測能力的極限阻礙了人們對微觀世界的了解。弦理論這個解決思路行不通，那麼，回到建立在波粒二象性基礎上的量子力學還有前途嗎？答案是否定的。到目前為止，看似強大的量子力學無法自洽地解釋簡單的雙縫幹涉實驗，連一個光子如何同時穿過兩條狹縫都無法自洽地解釋，要知道，在客觀世界裡，我們熟悉的偏光太陽眼鏡的一塊鏡片（也是一種偏振片）上都有10萬條狹縫，兩條狹縫的解釋都無法自洽，如何解釋一個光子如何同時通過10條、100、100000條狹縫呢？ 量子力學的這個解決思路已經此路不通，所以，人們還是不願捨棄「唯一」的希望——弦理論。
構成物質的基本粒子問題
最初的弦理論只涉及強相互作用力，只有一種傳遞強作用力的弦——一種玻色子，因此也稱為玻色弦理論。弦的振動模式只有整數自旋（早期的弦理論根本沒有自旋的概念，當時還沒有雄心替代量子力學），而沒有半整數的自旋模式。針對弦理論沒有解釋費米子的問題，弦理論學家們認為不同振動模式的弦可以解釋不同的費米子，他們為量子力學粒子標準模型中的每一種粒子（質子、中子、夸克、膠子、引力子等等）「找」到一種相對應的不同振動模式的弦——費米子［B格林，《宇宙的琴弦》，湖南科學技術出版社，2007年，第142~146頁］：每種基本粒子所表現的性質都源自於它內部的弦經歷特別的共振模式，這種觀點與物理學家們在弦理論發現之前提出的主張是迥然不同的，按照從前的觀點，基本粒子之間的差別大致被分為解釋為每種粒子「從不同的結構裡分離出來」，雖然每個粒子都被看成基本的，但各自被賦予的基元類型卻是不同的。例如：電子的基元帶負電荷，而中子的基元沒有電荷。弦理論徹底改變了這幅圖景，宣布所有物質和力的基元都是相同的，每個基本粒子都是由一根弦組成，也就是說，一個粒子就是一根弦，而所有的弦都是絕對相同的。粒子間的區別是因為各自的弦在經歷不同的共振模式。不同的基本粒子實際上是在同一根基本弦上彈出的不同的「音調」……對弦理論學家們來講，量子力學的基本粒子在弦理論學家眼中都是一根根振動著的弦。物質的每一個粒子，力的每一個傳遞者，都由一根根振動的弦組成。雖然弦理論遠離了以前的沒有結構的基本粒子的概念，但舊的語言還很難消失，特別是在最微小的距離尺度上，過去的一些語言還為實在提供了準確的描述。所以我們以後還會繼續習慣地講『基本粒子』，不過它的意思總是「一根根振動的弦」。
1971年，美國物理學家雷蒙、內弗和施瓦茨提出了所謂的「超對稱」概念。他們認為，如果宇宙是超對稱的，那麼微觀世界的粒子必然是成對出現的。其粒子自旋相差半個單位，物質粒子——費米子的自旋為非整數，例如1/2，傳遞基本作用力的信使粒子——玻色子自旋為整數，例如為1。玻色子和費米子的振動模式成對的產生，每一個玻色子對應著一個費米子，每一個費米子對應著一個玻色子。
問題是，不同振動模式的弦自旋？如何對稱呢？
自旋與對稱
按照粒子標準模型，自旋是粒子所具有的內稟角動量。粒子學家們認為粒子自旋與古典力學中的自轉是不可相類比的，因為量子力學有非整數自旋的概念，而古典（經典）意義上的自轉是整數的，是物體對於其質心的旋轉，例如地球的自轉是順著一個通過地心的極軸所作的轉動。還有，粒子學家們認為基本粒子是不可分割的「點」粒子，沒有具體形態，因此物體自轉無法直接套用到粒子自旋角動量上來，僅能將自旋視為一種內在性質，是粒子與生俱來帶有的一種角動量，並且其量值可量子化，無法被改變（請注意）。自旋為0或正整數的粒子稱為玻色子，傳遞各種基本作用力。半整數自旋的粒子被稱為費米子。複合粒子（例如原子、質子等等）也帶有自旋，其由組成粒子（可能是基本粒子）的自旋透過加法所得；例如質子的自旋可以從夸克和膠子的自旋得到。複合粒子的自旋是其內部各組成部分之間相對軌道角動量和各組成部分自旋的向量和，即按量子力學中角動量相加法則求和。
粒子自旋是很難理解的事情，普通粒子旋轉一圈以同一面示人剛好是旋轉一周，而在量子力學中，旋轉一圈只是一個自旋為1的整數自旋。讓許多人傷透腦筋的是微觀粒子的非整數自旋，即旋轉一圈半或3／2圈才能顯示出同一個面貌。這意味著非整數自旋的粒子並非傳統意義上的一粒粒的粒子，或者說他們不是那種有固定形態的粒子。目前的原子核模型和圖像都不正確，都只是一種想像。
我們知道，光是量子，光是電磁波譜中的1小段。我們還知道，根據經典電動力學，光具有偏振特性，偏振是指光矢量的振動方向不變，或具有某種規則變化的光波。分為平面偏振光（線偏振光）、圓偏振光、橢圓偏振光和部分偏振光幾種。光、電子、質子、中子都具有波粒二象性。
如果我們認同光、電和亞原子粒子具有波粒二象性，那麼我們就可以發現光的偏振與粒子的自旋其實有一定的對應關係，線偏振光可以對應自旋為零的粒子，圓偏振光和橢圓偏振光可以對應有自旋的粒子，即偏振與自旋都是對光、電和亞原子粒子特性的不同描述。
問題是，弦理論振動的弦如何自旋？或者說弦的自旋是怎樣的形態呢？半整數的自旋模式是什麼樣的圖像？弦與弦如何對稱？抱歉，所有的弦理論沒有具體描述。弦理論學家們認為［B格林，《宇宙的琴弦》，湖南科學技術出版社，2007年，第172頁］：在弦理論背景下，自旋與質量和力荷一樣，也關聯著弦的振動模式，與點粒子情形一樣，這可能會讓人錯誤地認為弦產生的自旋真是因為弦在空間旋轉，不過這樣的想像的確讓我們在頭腦裡有一個大概的圖景。
那麼，正確的圖景應該是什麼樣的呢？抱歉，根本就沒有。請不要驚訝，量子力學的粒子——量子圖景也沒有確切的圖景，粒子學家們承認，目前的原子核模型、中子模型、質子模型、夸克模型和各種玻色子模型都是錯誤的，都是一個所謂的大概圖像。事實上，標準模型中的粒子和弦的真實圖像都是波的圖像。
這就是理論物理學的現狀，各理論都是漏洞百出，強拉硬扯，誰都一樣，大家彼此彼此，當然沒有人指責弦理論是一座空中樓閣。
1977年，格裡奧茨、謝爾克和奧利弗將這種「超對稱」發展成為一個理論——超對稱的弦理論。這些學者認為，超對稱的弦理論可以同時處理玻色子和費米子，之前困擾弦理論學家們的 「快子」難題也消失了。
問題真的解決了嗎？問題是，這個問題在別的理論中根本就不存在。作為解決問題出現的超對稱性帶來了更多的問題，需要一大堆新的粒子，這樣基本粒子的數量又增加了一倍。麻煩的是，這些超夥伴粒子一個也沒有被發現過。因此，這些難題僅僅存在於理論上，理論出現的奇異性，是理論邏輯不自洽的具體表現。
空間維度問題
對於26維時空。雷蒙和施瓦茨等人認為，既然26維的時空太多了，那就把原來需要26維時空的弦理論簡化為只需要10維（9個空間維+1維時間），他們認為［B格林，《宇宙的琴弦》，湖南科學技術出版社，2007年，第206頁］：弦理論中多餘的空間為並不是隨便能以任何方式『折皺』起來的，來自理論的方程嚴格限定了他們的形態。1984年德克薩斯大學的坎得拉斯，加利福尼亞大學的霍羅維茨、斯特羅明戈和威藤提出，某種特殊的6維空間的幾何形態能夠滿足這個條件。那就是所謂的卡拉比——丘成桐空間。
存在6維捲縮的空間，那麼，為什麼我們無法發現呢？弦理論學家們認為［B格林，《宇宙的琴弦》，湖南科學技術出版社，2007年，第188頁］：我們仍然生活在一個10維的（時空）空間裡，但是有6個維度是緊緊捲縮起來的，所以我們平時覺察不到它。想像一根水管，如果從很遠的地方看它，它細得就像一條線，只有一維的結構。但是當把它放大來看，會發現它是有橫截面的。這個第二維度被捲曲了起來，以至於粗看之下分辨不出。在超弦的圖像裡［曹天元，《上帝擲骰子嗎？：量子物理史話》，北京聯合出版公司出版，2013年，第338頁］：有6個維度出於某種原因緊緊收縮在一起，以至於粗看上去宇宙僅僅是四維的（三維空間加一維時間），但如果把時空放大到所謂的「普朗克空間」的尺度上（10-33釐米），在這個時候我們會發現，原本當作是空中一個「點」的東西，其實竟然是一個六維的「小球」，這6個蜷縮的維度不停的擾動，從而造成了全部的量子不確定性。
捲縮的空間維是什麼？弦理論學家的解釋是［B格林：《宇宙的琴弦》，湖南科學技術出版社，2007年，第207~208頁］ ：尋常的三維展開空間的每一個點生出一個弦理論所需要的六維空間，那些誰也不曾見過的維，緊緊的蜷縮成一個看起來眼花繚亂的形狀。這些維度無處不在，是空間結構不可分割的一部分，假如你揮揮手，你的手不但穿過了三維展開的空間，也穿過了那些蜷縮的空間。蜷縮的維太小，你的手不知掃過了多少這樣的小空間。小空間的意思是沒有大物體運動的餘地——你的手揮過時，仿佛把小空間也「抹去」了（如同抹去量子空間漲落—編者），你根本不知道你自己經過了蜷縮的卡——丘空間。
你看，你看，就說了小手不要亂動，說不定哪一次就打開了6維空間的大門，掉進去就回不來了。
好了，言歸正傳。需要重要的是，在超弦理論裡，已經出現了蜷縮的概念。不過，這種蜷縮的圖像還只是一個個振動的小圈——閉弦。問題是，蜷縮的為什麼不是26維？為什麼是10維？宇宙大爆炸已經發生了137億年，宇宙空間一直在膨脹，為什麼這些捲縮的維度到現在都沒有展開？什麼時候可以展開？如果永遠都不會展開，這些捲縮的維度有什麼存在的意義？難道只是為了在數學層面解決理論的不自洽問題？
為什麼宇宙空間一直在膨脹？是什麼在推動空間的膨脹？有一個更現實的問題是，如何理解空氣分子的膨脹和壓縮？我們知道，空氣在氣態和液態時空間尺度差別非常大，如何在數學上描述這些不遵守拓撲原則的空間變化呢？事實上，空間捲縮的概念應用於像空氣的空間尺度的變化是有意義的。如果宇宙空間由物質構成（想想暗物質），那麼，這已經與薛丁格的波函數的坍塌非常接近了（另文討論）。弦理論可以說是歪打正著，也可以說是殊途同歸，無論如何，在不久的未來，事實將會證明這是弦理論唯一靠譜的觀點。
萬有引力問題
物理理論為解釋客觀世界的客觀現象而存在，在客觀世界裡，萬有引力是最基本的作用力，如果一個理論無法解釋引力，那麼，這個理論根本就不能稱之為物理理論而只是一個假說。在相對論裡，引力被認為是物質質量引起的時空彎曲。在量子力學裡，引力是一種自旋為2、質量為0的粒子——玻色子。有質量的物質之間同時（對稱性）互相交換引力粒子，來達到物質相互吸引的結果。雖然這種引力子在客觀世界裡從來沒有被發現和證實存在，但是卻是量子力學理論存在的基礎，弦理論也不能例外。弦理論如何解釋物質最基本的作用力——萬有引力呢？
1974年，施瓦茨和謝爾克設想弦理論也存在一種引力子，某種弱振動模式的弦可能就是引力子——一種引力弦。［B格林，《宇宙的琴弦》，湖南科學技術出版社，第172頁］ 1974年，在謝爾克和施瓦茨發現弦理論應該看成是一個包含引力的量子理論（請注意這個結論）時，他們就這樣想的，他們發現在所有弦弦振動模式中，必然有一種沒有質量的，2-自旋的——那正是引力子的標誌性特徵。哪裡出現引力子，哪裡就有引力。
施瓦茨和謝爾克認為［B格林，《宇宙的琴弦》，湖南科學技術出版社，2007年，第145頁］：基本粒子的質量決定於內在弦的振動模式的能量。質量較大的粒子所具有的弦振動比較劇烈，質量小的粒子所具有的弦振動比較輕柔。因為粒子的質量決定它的引力性質，於是我們在這裡看到弦的振動模式與粒子的作用力之間存在著直接的聯繫（事實上引力弦根本與此無關）。一根弦所攜帶的電荷，弱荷和強荷也完全由它的振動方式決定。另外，那些關聯對信使粒子本身也完全成立。如光子、弱規範粒子和膠子的粒子也是弱的共振模式。特別重要的是，在弦振動模式中，有一種模式完全滿足了引力子的性質，從而保證了引力是弦理論不可分割的一部分（事實並非如此—編者）。
施瓦茨和謝爾克認為是某一種，某一種是哪一種呢？不知道。施瓦茨和謝爾克認為［B格林，《宇宙的琴弦》，湖南科學技術出版社，2007年，第147頁］：某個特別的弦振動模式是引力子，他們找到了那種間接的方法，從而預言了弦理論的這些弦的張力。他們的計算表明，那些通過假想的弦振動的引力子傳遞的力的強度反比於弦的張力。我們曾設想引力子傳遞的是引力——一種天生很微弱的力，於是，我們發現，那意味著引力子的弦有著巨大的張力，千萬億億億億（1039）噸（無窮大，請注意邏輯問題—編者。），這是所謂的普朗克張力。這樣看來，基本弦與我們熟悉的那些粒子相比，是極端強硬的。
我們知道，在客觀世界裡，引力無處不在。在量子力學的粒子標準模型裡，引力子是沒有質量的，所以，弦理論的引力弦也必須沒有質量。但是，根據弦理論，弦的能量與弦的振動頻率和振幅相關，能量又與質量相關，所以，只要有振動就應該有質量，除非弦沒有振動而是一根直線。問題是，一根直線還能稱之為弦嗎？所以，按照弦理論的邏輯，不存在沒有振動的弦，沒有振動的弦就不是弦理論的弦。是不是非常奇怪？按照引力弦的振動模式，引力弦的質量會無窮大。弦理論學家們的解決辦法是讓弦與弦的振動相互抵消以使引力弦沒有質量。1982年，施瓦茨和格林提出，當我們不再把粒子當作一個點，而是看成一條弦的時候。無窮大就不再出現了。施瓦茨和格林認為弦的不同的振動頻率和模式根本不需要動量，可以「完美」的迴避這個無窮大難題（事實上，弦理論還是存在無窮大的難題，後面在專文討論）。
1984年，施瓦茨和格林提出，弦不是一種，而是存在各種不同振動模式的弦，構成不同的費米子和玻色子。各種費米子和玻色子都有一種相對應的弦，加入這個超對稱的概念後，弦理論完成了一次自我革命，這就是超弦理論（現在人們所說的弦理論是玻色弦理論、超弦理論和M/膜理論的統稱）。、
新的弦理論——超弦理論的誕生了，弦的新概念讓在粒子說的「迷宮」中「走投無路」的學者們看到了一絲希望，理論物理的學者們紛紛加入進來，在弦這條解決思路上繼續大膽探索。從1984年到1986年的3年時間裡，全世界的物理學家發表了1000多篇弦理論的研究論文，提出了各種設想，構建了無數個不同的弦理論，這一時期被稱為所謂第一次超弦革命。
5種超弦理論
一下子出現了幾十上百種弦理論，是好事還是壞事兒？正所謂「禍兮福所倚，福兮禍所伏」，弦理論出現這麼多的版本，每一個版本對應一個宇宙，問題是，我們知道，真相只有一個，客觀世界是需要一個理論。我們有這麼多的客觀世界來讓這些理論成為唯一正確的理論嗎？哪一種弦理論描述的才是客觀事實呢？
1984年，施瓦茨和格林提出，這個讓人困惑的問題是可以解決的，只需認真考察幾種特定的超弦理論，而不必同時對付無窮多的可能性。而篩選下來的那些「群」正好可以包容現有的規範場理論和粒子的標準模型。他們篩除了大量的可能的對稱，只保留了5種弦理論的版本，每一種都能生成成對的比賽中和費米子振動模式。請注意，施瓦茨和格林認為只有在極其有限的對稱形態中理論才得以消除這些反常情況而自洽，請參考狹義相對論的適用條件。說白了，只有在特定情況下，一些理論才可以自洽。
第一次弦革命後，有5種超弦理論被保留下來，它們分別是Ⅰ型、Ⅱ型、ⅡB型，雜化O（32）型（簡稱雜化-O）和雜化E8×E8型（簡稱雜化-E）理論。每一種都只有10維的時空結構。它們還有一些共同的基本特徵，例如：1.弦不同的振動模式決定可能的質量和力荷；2.「蜷縮的維度」應該是以某種形態的「卡拉比——丘成桐空間」。
不過，這五種弦理論是有明顯差別的：
Ⅰ型弦理論：包括「開弦」（open string）和「閉弦」（closed string）。
ⅡA和ⅡB型弦理論：包括具有左右對稱的振動模式；
雜化E弦理論：其中的閉弦右向振動與Ⅱ型弦理論相同，而左向振動涉及玻色弦；
雜化O弦理論：其中的閉弦的右向振動與Ⅱ型弦理論相同，而左向振動涉及玻色弦。
這五種弦理論最重要的差別是：
1.包容對稱性的方式不同；
2.它們振動模式的細節不同；
3.只有Ⅰ型弦理論中有兩端開放的開弦。
經過了第一次弦的革命，超弦的基本特點如下：任何粒子其實都不是傳統意義上的一個點，而是包括有端點的開弦和首尾相接的閉合弦——圈狀的閉弦。當它們以不同的方式振動時就分別對應於自然界的不同粒子，例如光子、電子，還包含正反夸克、正反電子、正反中微子等等，以及四種基本作用力粒子（強、弱作用力粒子，電磁力粒子，以及引力粒子），它們都是由一小段的不停抖動的能量弦線所構成，而各種粒子彼此之間的差異只是這弦線抖動的方式和形狀的不同而已。請注意，量子力學的標準模型中的所有粒子在弦理論中都有相對應的不同振動模式的弦。
第一次革命後的弦理論仍然存在很多問題：
1.只有Ⅰ型弦理論有一種開弦，開弦的振動模式與琴弦類似，需要兩端固定才能振動，問題是，開弦的兩端怎樣固定 ？客觀世界裡沒有固定開弦的琴架子，開弦如何振動？開弦如何解釋弱相互作用力的排斥力？
2.所有的弦理論都沒有解釋客觀世界裡最常見的事物——光。開弦可以解釋光嗎？我們知道，光總是從一個地方到達另一個地方，光是無限遠的兩點之間的振動嗎？閉弦可以解釋光嗎？如何解釋一根弦同時穿過兩條或無數條狹縫？如何產生幹涉條紋？也就是說，量子力學沒有解決的問題超弦理論也沒有解決。
3.在超弦理論中，每一個費米子對應著一個玻色子。每一個玻色子對應著一個費米子。但是，如果原子核裡由2個以上的強子構成時，玻色子就「不夠用」了。因為，原子核內的幾十上百個強子的強作用力、弱相互作用力、電磁力和引力都是「互聯互通的」的，原子核內存在多少個強子，每一個強子就需要有多少個傳遞基本作用力的玻色子，並且必須做到同時在「找到」對方。當原子增加或減少一個費米子，那麼，其他的費米子都必須馬上減少一個玻色子。誰來指揮費米子和玻色子如何對稱呢？在粒子標準模型和玻色弦理論中也同樣存在這個問題（事實上，無論是廣義相對論還是狹義相對論都無法確定兩個以上的慣性系或參照系的速度和時間）。
4.客觀世界裡只有3個維度，為什麼這些超弦理論都是10個維度？為什麼有6個維度是蜷縮起來的？這6個維度有何不同之處？為什麼不是5個或者是無數個維度的捲縮？這種蜷縮的拓樸性質是怎樣的？有沒有辦法證明它？
5.弦理論為替代粒子標準模型而提出（有人會有異議，但是，又沒有更好的解釋），但是，弦理論的問題比粒子標準模型的問題更多。
麻煩的是，因為五種弦理論的弦的形態和振動模式不同，每一種弦理論的額外的維又有多種不同的捲曲形式，各自都有不同的方程表達，這些方程又有不同的解。這些近似的方程使得一個弦理論迥然不同於另一個弦理論。每一種弦理論的額外維的不同的捲曲形式都對應一個性質完全不同的宇宙。正是這些近似的方程在5種不同的理論背景下，出現了很多個沒有意義的垃圾宇宙。正如弦理論的靈魂人物美國物理學家、數學家愛德華威騰所說［B格林，《宇宙的琴弦》，湖南科學技術出版社，2007年，第183頁］：如果5個理論有一個描寫了我們的宇宙，那麼誰住在其他4個宇宙呢？」
我們知道，真相只有一個，人類只需要一個可以自洽解釋宇宙運作原理的終極理論。一個志在統一廣義相對論和量子力學的終極理論竟然卻由五種互不相融的弦理論構成，這的確很難自圓其說。面對混亂的局面，很多研究弦理論的人感到沮喪，他們又回到他們之前的研究領域。人們對弦理論的熱情再次消退，弦理論迎來了它的第二次冰河時期。
反思
科學總是在自我批判和自我否定中發展。我們總是用更精確的答案替代舊的答案。什麼是真理？我們不要急於下結論，萬一你的答案是錯誤的呢？科普不是告訴人們一個明確的答案，而在於喚起人們的思考，培養人們的邏輯思維能力。只有直面問題，才有可能去解決問題！只有經過懷疑和批判考驗的理論才能稱之為科學理（反之只是一個假說）！只有經過時間考驗的理論才是真理！
尤瓦爾赫拉利指出［尤瓦爾赫拉利在2017年年9月13日俠客島對其的採訪中指出[http://m.kdnet.net/share-12412205.html?from=groupmessage］：「尊重知識、聽取學者意見很好，但發展到崇拜任何人的程度都很危險，包括崇拜學者。一個人一旦被推崇為先知或權威，他（她）自己都可能信以為真，進而變得驕傲自大，甚至陷入瘋狂。對追隨者而言，一旦他們信奉某人為權威，便會自我設限，停止努力，只期待著偶像來告訴他們全部問題的答案和解決方法。即使答案是錯誤的、方法是糟糕的，他們也會通盤接受。」
我們面對（科學先賢們）不朽的理性群碑，也就是面對永恆的科學靈魂。在這些靈魂面前，我們不是要頂禮膜拜，而是要認真研習解讀，讀出歷史的價值，讀出時代的精神，把握科學的靈魂，我們要不斷地吸取深蘊其中的科學精神，科學思想和科學方法，並使之成為推動我們前進的偉大精神力量。［牛頓，《自然哲學之數學原理》，弁言第5~6頁］科學的精神是什麼？那就是敢於質疑權威的勇氣和對一切事物保持好奇的眼光。智慧從懷疑開始，真正的科學精神是理性、懷疑、批判和實證。終極理論就藏在現有的理論之中，當我們以客觀邏輯為工具，就能在錯綜複雜的觀點中找出宇宙真實的脈絡。
先賢們幾千年積攢下來的思想成果滋養了我們的智慧，他們點亮了一個又一個燈塔，指引著人類的發展方向。沒有人的觀點全部正確，也沒有人的觀點一無是處。有些觀點後來被事實證明是一個個錯誤，那也是他們在錯誤的地方樹立起了一個個指引正確航道的航標燈。（未完待續，下一篇：《弦理論的第二次革命》）
《一隻大象—體系與體系的對話》參考及引用
1.[美]約翰格裡賓（John Gribbin）：《尋找薛丁格的貓》，海南出版社，2009年2月第2版，ISBN978-7-80645-813-6
2.[奧]E薛丁格（Erwin Schrdinger）：《薛丁格講演錄》，北京大學出版社，2007年10月第1版。2013年10月第10次印刷
3.[美]利昂萊德曼（Leon Lederman），迪克泰雷西（Dick Teresi）：《上帝粒子》，上海科技教育出版社，2003年12月第1版
4.[美]愛因斯坦（Albert．Einstein）：《狹義與廣義相對論淺說》，北京大學出版社，2006年1月第1版
5.[[美]B格林（Brian R Greene）：《宇宙的琴弦》，湖南科學技術出版社，2007年4月第3版，ISBN978-7-5357-3270-5
6.[中]趙凱華、鍾錫華：《光學》（上冊），北京大學出版社，1984年1月第1版，2011年10月第20次印刷，ISBN978-7-301-3/O.025
7.[英]牛頓（Sir Isaac Newton）：《自然哲學之數學原理》，北京大學出版社，2006年1月第1版，2014年4月第15次印刷
8.[英]彼得柯文尼（Peter Coveney），羅傑海菲爾德（Roger Highfield）：《時間之箭》，湖南科學技術出版社，2008年3月第2版第15次印刷
9.[美]S溫伯格（Steven Weinberg）：《終極理論之夢》，湖南科學技術出版社，2007年3月第2版第3次印刷
10. [美]倫納德薩斯坎德（Leonard Susskind）：《黑洞戰爭》，湖南科學技術出版社，2010年11月第1版第1次印刷
11. [英]史蒂芬霍金（Stephen William Hawking）：《時間簡史》，湖南科學技術出版社，2014年6月第1版第28次印刷
12.[美]基普S索恩（Kip Stephen Thorne）：《黑洞與時間彎曲》，湖南科學技術出版社，2010年第2版第10次印刷
13.[美]卡洛林皮特森（Carolyn Collins Petersen），約翰布蘭特（John C.Brandt）：《從哈勃看宇宙》，海南出版社，2004年1月第1版，ISBN 7-5443-0710-7/P.3
14.[意]伽利略（（Galileo Galilei））：《兩大世界體系的對話》，北京大學出版社，2006年4月第1版，2013年2月第5次印刷
15.曹天元，《上帝擲骰子嗎？：量子物理史話》，北京聯合出版公司出版。2013年9月第一版，2014年12月第七次印刷。ISBN-978-5502-1745-4
16. ［英］保羅戴維斯（Paul Davies），朱利安布朗（J.R.Brown），《原子中的幽靈》，湖南科學技術出版社。2018年1月第1版。ISBN978-5357-9533-5
17.［布魯斯羅森布魯姆，弗雷德庫特納，《量子之謎》，湖南科學技術出版社，2016年］