先請大家思考一個問題。如果現時通過對宇宙的觀測得到的數據是可信的,那麼由此會得出一個結論,宇宙中物質和能量的佔比為:暗能量佔68%,暗物質佔27%,可見物質佔5%。這樣看來,目前的人類無論怎麼吹噓科技的發達,我們所能看到的、所能知道、了解的一切,僅僅被涵蓋在這個5%的範圍之內。換句話說,當今人類科技發展所依賴的兩大物理學支柱理論廣義相對論與量子力學,只能描述和解釋宇宙中5%的物理現象,而宇宙中另外的95%,當代物理學是無法理解的,這也說明了當代物理學遠未完善。

應該說,在宏大宇宙的尺度上,廣義相對論是成功的。它擅長將傳統的牛頓引力概念模型化,在理論中引力不再被看作是一種「力」,而是具有質量的物體造成時間的扭曲表象。而在極微小的宇宙尺度上,量子力學也是成功的,它認為構成宇宙萬事萬物的是最基本的粒子,量子粒子是實體的微小擾動,具有波動特性。科學家得到了電磁力、強核力和弱核力的量子理論,但卻沒有引力的量子理論。物理學家嘗試將兩個理論融合在一起,得到一個能夠通用的理論框架,但遺憾的是困難重重,無論怎麼努力都不能成功。

正因為如此,人們才渴望出現一個「萬物之理」,它可以用最簡潔、最基本的方式描述宇宙中的萬事萬物,即使宇宙宏大至無限,或者反過來在無限小的尺度上,萬物之理都能成立。近幾十年,弦理論可以算是最流行的、最具有爭議的萬物之理的候選理論,它需要宇宙的時空維數達到十維或者十一維,甚至更多。儘管這個理論很美,目前研究者也不少,但這個理論還是很不完整。一是因為它的數學方法仍在尋找當中,二是它作出的任何理論預測都不能得到驗證。所以它還有很長的路要走。

除了弦理論之外,近年來又一種完全不同的理論被推到了前臺。在這個理論中,空間由不可分的微小單位組成,被稱為「圈」。這個「圈」很容易讓人蒙圈,對「圈」的通俗理解是這樣的:圈的直徑就是普朗克長度——10^-35米,足夠多的圈交織在一起,就有可能衍生出所有的空間和物質。這個理論被稱為「圈量子引力理論」。圈量子引力論又名圈引力及量子幾何學,是由阿貝·阿什特卡、李·施莫林、卡洛·洛華利等人發展出來的量子引力理論,它和弦理論一起,是目前為止將引力理論量子化最成功的理論。

圈量子引力的理論建立了數學模型,它可以直接描述宇宙大爆炸,甚至解釋爆炸前的情景。它還作出了一個預測,宇宙大爆炸是一個循環過程的一部分,即在大爆炸之前存在著另一個時空幾何的宇宙,與現在的宇宙十分相似,只是它不是在膨脹,而隨著時間逐步縮小。也就是說,宇宙其實是反覆不斷地進行膨脹和收縮,宇宙的變遷並非傳統意義上的大爆炸,實際上是一次量子躍躍。圈量子引力現在也被認為是將廣義相對論和量子物理學相統一的最有效手段。

但是,它也遇到了和弦理論一樣的問題——暫時無法驗證。除非物理學家們能夠在實驗室重新製造一次宇宙大爆炸,否則,就要等到下一次宇宙大反彈才能驗證。所以目前看來,圈量子引力理論還只能算是人類在尋找萬物之理的過程中,邁出的試探性一步。也許這些想法或觀點能夠給未來的物理學家們以啟發,並最終尋找到真正的萬物之理,解釋宇宙中的萬事萬物,並作出可以驗證的預測。