我們的發(fā)現(xiàn)旅程在將來會走向何方呢瞬项？我們在尋找制約宇宙和其中一切的完備統(tǒng)一理論上能取得成功嗎？事實上何荚，我們也許已把萬物理論認同于M理論滥壕。盡我們所知，這種理論不擁有單一的表述兽泣。相反绎橘，我們發(fā)現(xiàn)了一個表觀上不同的理論的網(wǎng)絡，所有這些理論似乎是同樣的內(nèi)在的基本理論在不同極限下的近似，正如牛頓引力論是愛因斯坦廣義相對論在弱引力場極限的一種近似一樣称鳞。M理論像是拼圖玩具：最容易辨認圍繞著拼圖邊緣的小片并將其嵌在一起涮较，這正是M理論中某些量很小的極限。我們現(xiàn)在對這些邊緣了解得相當好冈止，但是在M理論拼圖的中央仍有縫隙空洞狂票，我們不知道在空洞處究竟是怎么回事（圖1）。在我們沒有把這空洞填滿之前熙暴，實在不能宣稱已經(jīng)找到了萬物理論闺属。
在M理論的中心是什么呢？我們將會像在那些未探險的土地的老地圖上一樣發(fā)現(xiàn)龍（或者某些同樣奇怪的東西）嗎周霉？我們過去的經(jīng)驗提示掂器，只要我們將我們觀測的范圍延伸到更小尺度，我們就很可能發(fā)現(xiàn)意外的新現(xiàn)象俱箱。在20世紀初我們理解在經(jīng)典物理尺度下的自然行為国瓮。經(jīng)典物理在從上至恒星際距離下到大約1%毫米的范圍內(nèi)成立。經(jīng)典物理假定狞谱，物體是具有諸如彈性和黏滯性性質(zhì)的連續(xù)媒體乃摹。但是物體不是光滑的而是顆粒性的證據(jù)開始出現(xiàn)：物體是由微小的稱作原子的構(gòu)件組成的。原子這個詞源自希臘跟衅，意為“不可分的”孵睬，但是人們很快發(fā)現(xiàn)原子不是不可分的；它們由質(zhì)子和中子構(gòu)成的核和圍繞它公轉(zhuǎn)的電子組成伶跷。
[十一維超引力]
20世紀的最初30年原子物理的研究使我們理解小到百萬分之一毫米的尺度掰读。然后我們發(fā)現(xiàn)質(zhì)子和中子由更小的稱為夸克的粒子組成。
我們當代關于核子和高能物理的研究又將我們帶到比上述的還小10億倍的尺度撩穿。我們似乎可以無限繼續(xù)下去磷支，發(fā)現(xiàn)在越來越小的尺度下的結(jié)構(gòu)谒撼。然而食寡，這個序列存在一個極限，如同俄羅斯套娃廓潜，一個娃娃內(nèi)部套有更小的娃娃抵皱。
最終，人們達到最小的娃娃它再也不能被拆開了辩蛋。物理學中最小的娃娃是所謂的普朗克長度呻畸。為了探測更短的距離需要這么高能的粒子，這些粒子處于黑洞之中悼院。我們不能準確知道M理論中的基本普朗克長度是多少伤为，但是它可能小到一毫米除以一億億億億。我們不準備建造一個可探測那么小距離的粒子加速器。該加速器肯定會比太陽系還要大绞愚，這種規(guī)劃在當前的財政氣候下多半不會得到批準叙甸。
然而，最近有了一個激動人心的新進展位衩，表明我們更容易（也更便宜）地至少發(fā)現(xiàn)M理論中的某些龍裆蒸。在M理論的數(shù)學模型網(wǎng)絡中，時空具有十維或十一維糖驴。人們直到最近還認為6個或7個額外維全都被卷曲得非常微小僚祷。它們就像人的頭發(fā)（圖2）。
如果你透過放大鏡來看頭發(fā)抑诸，就能看到它的粗細烂琴，但用肉眼就只能看到一根線，只有長度而沒有其他維蜕乡。時空可能是類似的奸绷，它在人體、原子甚至核物理的尺度下顯得是四維的层玲，并且?guī)缀跏瞧教沟暮抛怼Ａ硪环矫妫绻覀冇脴O高能粒子探測非常短的距離辛块，我們應該看到時空是十維或者十一維的畔派。
如果所有附加的維都非常小，觀察到它們則是非常困難的润绵。然而线椰，最近有人提議一個或者更多的額外維也許較大，或者甚至是無限的尘盼。這個思想具有巨大的優(yōu)勢（至少對于像我這樣的實證主義者而言）憨愉，下一代粒子加速器或者引力的短距離的敏感測量也許可以檢驗這種思想。這類觀測要么可以證偽此理論卿捎，要么在實驗上證實了其他維的存在配紫。
電力被局限于膜上，而且減小的速率恰好讓電子具有圍繞原子核公轉(zhuǎn)的穩(wěn)定軌道午阵。
大的額外維是在我們尋求終極模型或者理論中的激動人心的新進展躺孝。它們意味著我們生活在一個膜世界中，一個在高維時空中的四維面或膜。
物質(zhì)或者像電力這樣非引力的力將會被限制在膜上植袍。這樣伪很，任何不涉及引力的東西的行為就和在四維中一樣。特別是奋单，一個原子的核和圍繞它公轉(zhuǎn)的電子之間的電力隨距離減小锉试，其下降率剛好使原子穩(wěn)定，電子不會落入核中（圖3）览濒。
本文摘自 史蒂芬·霍金《果殼中的宇宙》第7章呆盖。
