宇宙的本質是什麼？為了回答這個問題，人類想出許多模型來描述世界。我們不斷驗證這些模型並學會揚棄。但隨著我們知道的越多，模型就變得越複雜，越怪誕。有些甚至困難到難以用精確的方式去描述它。比如弦理論。一個著名的，充滿爭議的並且常常被誤解的理論。
為什麼我們會想出這套模型，它是正確的嗎？還是只是一個不值得重視的想法。為了知道自然的本質，我們近觀察地觀察各種物質，驚訝於其中深藏的奧妙，微小世界的奇妙景觀，擁有奇異生物的動物園，複雜的蛋白質結構。
圖解：物質放大呈現不同階段，終結於弦階段： ①物質 ②分子結構（原子） ③原子（質子、中子、電子） ④電子 ⑤夸克 ⑥弦
它們都是由分子構成，而分子又由更小的原子構成。我們曾經認為它們就是世界的基本單元，直到我們將它們強力碰撞，由此發現了完全不可在切割的物質：基本粒子。但現在，我們遇到一個問題：它們太小了，我們看不見它們。想一想，觀測是如何完成的呢？想要做到觀測，我們需要光，也就是電磁波，波段碰到物體表面，反射到你的眼睛裡，光波攜帶者物體的信息，讓你的大腦能建構影像，所以你不可能在沒有某種交互作用的情況下做觀測。
圖解：由大型強子對撞機中的緊湊μ子線圈得到的希格斯玻色子產生時的景象。它是通過衰變為強子噴流的質子與電子的碰撞形成的。
看見，有所了解，是一個主動而非被動的過程。對大多數的物體來說這都不是問題，但基本粒子微小至極，它小到我們所了解的電磁波根本碰不到，可見光只會穿透它們。我們可以借縮小電磁波波長來解決問題，但波長越小，意味著能量越大。所以，當我破門用一道高能量的光去照射粒子，光會改變粒子的位置，為了觀測它，我們改變了它的性質。結論是，我們無法精確地測量基本粒子。這個現象被命名為：海森堡測不準原理。它是一切量子物理學的基礎。所以，粒子看起來是什麼樣子？它的本質又是什麼呢？我們並不知道。
圖解：海森堡假想測量電子（藍點）位置的伽馬射線顯微鏡。波長為的偵測伽馬射線（以綠色表示），被電子散射後，進入孔徑角為的顯微鏡的透鏡，其直徑為。散射後的伽馬射線以紅色表示。
如果我們儘可能去觀測它，我們可以看到一團模糊的物體，可這並不是粒子本身，我們只能知道它在那兒。這種情況下，我們要怎麼對它進行科學研究呢？就像前人那樣，我們提出了新的數學模型：點粒子模型。我們假設粒子在空間中只是一個點，任何電子都只是空間中有特定電荷量和特定質量的點，而且所有電子都無法被區分，這樣物理學家便可以定義它們，並計算它們之間的交互作用，這套理論叫「量子場論」，它的出現解決了許多問題。粒子物理中的標準模型都是建立在此基礎上，而粒子物理實驗的精確值也相當高，有些電子的量子性質被測量出來了，精確值可以達到0.0000000000002%（2×10^-13%）。所以，就算粒子並不真的是個點，這樣的假設讓我們可以相當精確地去描繪宇宙，這樣的思想不僅讓科學進步，它也帶給我們許多每天都在使用的科技成就。
圖解：左邊為愛因斯坦狹縫問題的固定擋板與狹縫實驗裝置。右邊為玻爾設計出一個改良的實驗裝置，他將固定擋板更換為一個可上下移動的擋板。
但有一個重大的問題-------重力。在量子力學裡，所有的力都由特定的粒子產生。但根據愛因斯坦的廣義相對論，重力並不像宇宙中其他作用力一樣，如果宇宙是場戲劇，粒子就是演員，而重力則是舞臺。簡單來說，重力是一種幾何學，時空間的幾何學，我們必須定義出絕對的距離，但在量子物理世界中，我們無法明確測量事物，重力模型與量子物理模型彼此並不相容，當物理學家試圖增加新的粒子來描述重力時，他們的數學系統卻失效了，這是個相當重要的問題。
如果我們可以結合重力與量子標準模型，我們可以得到一切的萬有理論，所以天才們開始想新的模型，他們問到：「比一個點更複雜的事物是什麼？」一條線？一根弦？弦理論便由此誕生，弦理論之所以如此精妙，是因為它用不同的弦振動模式描述了許多不同的基本粒子。就像小提琴不同的弦振動，能夠發出不同的音，弦的各種振動模式就產生不同的粒子。最重要的是，其中就包括了重力，弦理論可以統合宇宙中所有的基本作用力，這引起了巨大的熱潮。弦理論很快成為了可能解釋一切的理論，不幸的是，弦理論有許多限制，在我們這由三維空間與一維時間組成的宇宙中，弦理論不能保持數學上的一致性，弦理論至少需要十維的世界來運作，所以，弦理論確實能在理論中的宇宙運作，而物理學家想要找出去除剩餘六維的數學模型來探究我們所處的宇宙。但直到現在，沒人能夠做到。
並且弦理論的預測也未全部得到實驗證實。所以，弦理論並沒有真正揭露宇宙的真實樣貌。於是有人指出，弦理論也許完全不實用。科學是由一連串的實驗和預測所組成的。如果我們無法證明，為何還要費心於弦理論呢？它與我們如何使用它息息相關，物理以數學為根基，2+2=4，這就是真理，不論你你有什麼想法，而弦理論中的數學推導是可行的。這就是為什麼弦理論仍然是實用的。想像你在打造一艘巨大的郵輪，但你只有一張划槳小船的藍圖，它們在材料，引擎和大小上雖然差距很大，但原理是相同的，即一塊漂浮在水上的物體。於是，透過研究划槳小船的藍圖，你最終可能還是可以學到如何造郵輪。
有了弦理論，我們可以試著去解釋一些困擾物理學家數十年的量子重力論的難題，比如黑洞如何運行或者它的訊息悖論。弦理論可能可以成為指引我們方向的一盞明燈。有了這個想法，弦理論就變成了一個理論物理學家有價值的工具，並且可能幫助他們去探索量子世界的新層面，以及一些美麗的數學理論。所以，雖然弦理論可能無法解釋一切事物，不過，就像點粒子模型一樣，弦理論可以是一個實用的理論。我們還不知道現實世界的本原，不過我們會繼續研究更多理論來探究它。或許將來某天，我們能夠真正了解其中的奧妙。
相關知識
弦理論，又稱弦論，是發展中理論物理學的一支，結合量子力學和廣義相對論為萬有理論。弦理論用一段段「能量弦線」作最基本單位以說明宇宙裡所有微觀粒子如電子、夸克、中微子都由這一維的「能量線」所組成；換而言之，弦論主張「弦」以不同的振動模式對應到自然界的各種基本粒子。
較早時期所建立的粒子學說則是認為所有物質是由零維的點粒子所組成，也是目前廣為接受的物理模型，也很成功的解釋和預測相當多的物理現象和問題，但是此理論所根據的粒子模型卻遇到一些無法解釋的問題。比較起來，弦理論的基礎是波動模型，因此能夠避開前一種理論所遇到的問題。更深的弦理論學說不只是描述弦狀物體，還包含了點狀、薄膜狀物體，更高維度的空間，甚至平行宇宙。弦理論目前尚未能做出可以實驗驗證的準確預測。
參考資料
1.維基百科全書
2.天文學名詞
3. 咖喱星人
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