![M理論[物理理論]](/img/5/7e2/nBnauM3X1EzNzMDMxUDMyIzN0QTMwITOzEDMwADMwAjMwIzL1AzLwIzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg "M理論[物理理論]")
基本內容
M理論(M-theory)是為“物理的終極理論”而提出的理論。物理學家希望能用一個理論來解釋所有的物質與能源的本質和互動關係。它試圖把4種作用力--電磁力、引力、強核力和弱核力統一起來。它還試圖結合當前所有5種超弦理論和11維的超引力理論。為了充分了解它，愛德華·威滕認為需要發明新的數學工具。M理論的“M”包含有許多意思，例如魔術（magic）、神秘（mystery）、膜（membrane）或矩陣（matrix）等等。為了充分了解它，愛德華·威滕博士認為需要發明新的數學工具。
1984—1985年，弦理論發生第一次革命，其核心是發現“反常自由”的統一理論；1994-1995年，弦理論又發生既外向又內在的第二次革命，弦理論演變成M理論。第二次弦革命的主將威滕(EdwardWitten)被美國《生活》周刊評為二次大戰後第六位最有影響的人物。
M-理論-超弦演化至原子之圖解(9張)
另一則定義：
M理論系由劉易斯、亞倫(Louis Allen)所提出。針對社會、經濟等觀點，對管理者及被管理者之真實態度調查所得，而提出一綜合性管理定義之理論。 弦現在被認為是物質的最基本的構成體
最早被認為是分子，後來被發現分子是由原子組成的，再後來發現原子內有電子和原子核，再後來發現原子核內由質子和中子，後來發現質子是由3個夸克組成的，那夸克是基本單位么？不是，後來科學家又發現了很多像夸克的基本粒子，大概有64種之多
1984年左右，一位科學發現了超弦理論，認為弦是構成物質的最基本單位，不過弦太小了，大概如果說原子有太陽系那么大的話，那弦只有地球上的一棵樹那么大，所以要想觀察到弦目前是不可能的，所以現在只是理論，無法證明
不過我那天看新聞，歐洲的核子研究中心在今年9月就要建立了，到時候利用量子加速器可能會證明一些有關弦的東西
關於M理論是建立在弦理論的基礎上的一種理論，它的最終目標是要用一條規律來描述已知的所有力(電磁力、弱力、強力、引力)。
GUT大統一五種超弦統一:四大作用力結構表
| 一.引(重)力 | 二.強力三.弱力 | 四.電磁力 | |||
| 11維超重(引)力,, 大霹靂 ,引力, 奇點 , －－ , －+ , －+ , ++ | 10維大統一力 GUT五種超弦 －+++ +++－ －－－+ +－－－ －+－+ +++－ －+－+ +－－－ | 強作用力,ⅡB型弦,(含Ⅰ型, 閉弦 ,),ⅡA型弦,(含Ⅰ型閉弦) | －+++,+++－,－－－+,+－－－ | ||
| 弱作用力 ,O型雜弦,E型雜弦,(含Ⅰ型開弦) | －+－+,+++－,－+－+,+－－－ | 陽電磁力,O型雜弦,陰電磁力,E型雜弦 | －+－+,+++－,－+－+,－－－+ | ||
| 分化方向® | ® | ® | ® | ® |
五種超弦統一:「時空」「電磁場」「質能」「動量」「力」「溫度」的結構圖表
| 五種超弦的結構 | 超弦名稱 | |
| 時間 = 空間彎曲 曲率的大小 ( 空間曲率 大- 時間膨脹 變慢, 空間曲率小-時間收縮變快) =閉弦態 引力子 捲縮緊化或展開擴張的強度 | －+縱,－+向,－+閉,+－弦,(以引力子代表, 引力質量 ,) | Ⅰ,型,閉,弦 |
| 空間 =時間膨脹收縮的大小 (時間膨脹變慢-空間收縮, 時間收縮變快-空間膨脹 =開弦態重力子收縮緊化或展開擴張的強度 | +－+－,－+－+,橫向開弦,(以重力子代表, 慣性質量 ,) | Ⅰ型開弦 |
| 電場 | －+－+,+++－,－+－+,+－－－ | O型雜弦,(含Ⅰ型開弦),E型雜弦,(含Ⅰ型開弦) |
| 磁場 | －+++,,+++－,,－－－+,,+－－－ | ⅡB型右鏇閉弦,ⅡA型左鏇閉弦 |
| 質量 ,=超弦振幅(引力質量),縱質量,=超弦張力(慣性質量),橫質量 | +引縱 +力質 +質量 －量 =實重力( real gravity) －+－+慣性質量 橫質量 =視重力(visual gravity) －引縱 －力質 －質量 +量 =實重力(real gravity) +－+－慣性質量 橫質量 =視重力(visual gravity) | O型雜弦,(含Ⅰ型開弦),E型雜弦,(含Ⅰ型開弦) |
| 動量 | －+－+,+++－,－+－+,－－－+,+－－－,+++－ | O型雜弦 (含Ⅰ型開弦) E型雜弦; (1/2)ⅡA型左鏇閉弦 (含Ⅰ型開弦); (1/2)ⅡB型右鏇閉弦 |
| 力 | －+－+,+++－,－+－+,－+++,+－－－,+++－ | O型雜弦,(含Ⅰ型開弦),E型雜弦,ⅡB型右鏇閉弦,(含Ⅰ型開弦) |
| 能量 | －+－+; －+++ +++－; +－－－ －+－+; －－－+ +－－－; +++－ | O型雜弦 ; ⅡB型右鏇閉弦 (含Ⅰ型開弦);ⅡA型左鏇閉弦 E型雜弦 ;ⅡA型左鏇閉弦 (含Ⅰ型開弦);ⅡB型右鏇閉弦 |
| 溫度= | 超弦 , 振動頻率 | 五種超弦 |
M理論還未完善
m理論好比一張拼圖，外圍的圖快非常好拼，而裡邊的一些圖片就比較難拼了，因為缺口太多了。
m理論就是這樣，現在還非常不完善，而且概括一切科學內容以也太難了。
3. 霍金所指的M-理論
英國著名物理學家史蒂芬·霍金在自己的新書《大設計》中表示，宇宙並非上帝所造，現代科學可以解釋宇宙的起源，宇宙是在物理定律“M-理論”的作用下，引發大爆炸而形成。 霍金所指的“M-理論”（一種弦理論）是物理學家試圖通過一連串物理定律解釋宇宙萬物的“物理終極理論”，這一理論尚在艱難的完善過程中。霍金表示，“M-理論”就是愛因斯坦一直夢寐以求的統一場論。
霍金在《大設計》中指出：“由於萬有引力等定律的存在，宇宙能夠而且也必定是無中生有，自我創造，無須祈求上帝之手讓宇宙運轉，自我創造是宇宙、人類存在的原因。”
霍金的此番言論推翻了他早年發表的上帝創造宇宙的思想。1988年，霍金在《時間簡史》中認為，創造萬物的上帝與科學理解宇宙可以並存。他說：“我們若能發現一套完美的理論，這將是人類理性的終極勝利，因為，屆時我們應會理解上帝的心意。”
新言論也對牛頓的理念提出了質疑，牛頓認為，宇宙由上帝所創造，因為宇宙無法自然地從混沌中產生。
在新書中，霍金以1992年發現的一顆行星為例，作為推翻牛頓理念的依據。該行星圍繞另一顆恆星而不是太陽運行。霍金在書中寫到：“這與我們所處的星球環境非常類似：一個太陽、地球與太陽之間的距離以及太陽的質量都恰到好處，這表明，我們所處的星球環境並非如此特別，因此，地球是被上帝精心設計來討好人類的這一觀點也站不住腳。”
他還據此認為，其他行星上也可能存在生命，也可能有另外的宇宙存在，這就是他所謂的“多重宇宙”觀念。
有些基督教科學家對霍金的觀點做出了回應，他們聲稱，霍金對上帝的理解存在誤區，上帝可以解釋目前宇宙中很多無法解釋的問題。科學和宗教國際社會組織的主席喬治·埃利斯表示，霍金的最新言論把公眾帶入了一個兩難處境：只能在宗教和科學之中選擇其一。
《大設計》將於9月9日面世，同《時間簡史》一樣，該書也由霍金與美國物理學家羅納德·姆羅迪諾聯袂撰寫。
去年，霍金辭去了英國劍橋大學盧卡斯數學教授的職務，這是科學界最為崇高的教職之一，牛頓是第二任，在位33年，而霍金在位也達30年之久。
理論概述
M理論M理論，是為“物理的終極理論”而提議的理論，希望能藉由單一個理論來解釋所有物質與能源的本質與互動關係。物理學家希望能用一個理論來解釋所有的物質與能源的本質和互動關係。它試圖把4種作用力--電磁力、引力、強核力和弱核力統一起來。它還試圖結合當前所有5種超弦理論和11維的超引力理論。
1984—1985年，弦理論發生第一次革命，其核心是發現“反常自由”的統一理論；19941995年，弦理論又發生既外向又內在的第二次革命，弦理論演變成M理論。第二次弦革命的主將威滕(EdwardWitten)被美國《生活》周刊評為二次大戰後第六位最有影響的人物。
M理論的“M”包含有許多意思，例如魔術（magic）、神秘（mystery）、膜（membrane）、矩陣（matrix）或母親（mother）等等。亦有人認為這個M字代表著威滕本人(Witten的"W"反轉便是"M")
在圍棋遊戲中，只有圍與不圍這樣很少的幾條規則，加上黑白兩色棋子，卻可以弈出千變萬化的對局。與此相似，現代科學認為，自然界由很少的幾條規則支配，而存在著無限多種這些支配規律容許的狀態和結構。任何尚未發現的力，必將是極微弱的，或其效應將受到強烈的限制。這些效應，要么被限制在極短的距離內，要么只對極其特殊的客體起作用。
M理論科學家非常自信地認為，他們發現了所有的力，並沒有什麼遺漏。但是，在描述這些力的規律時，他們卻缺乏同樣的自信。20世紀科學的兩大支柱——量子力學和廣義相對論——居然是不相容的。廣義相對論在微觀尺度上違背了量子力學的規則；而黑洞則在另一極端尺度上向量子力學自身的基礎挑戰。面對這一困境，與其說物理學不再輝煌，還不如說這預示著一場新的革命。
薩拉姆(A.Salam)和溫伯格(S.Weinberg)的弱電統一理論，把分別描述電磁力和弱力的兩條規律，簡化為一條規律。而M理論的最終目標，是要用一條規律來描述已知的所有力(電磁力、弱力、強力、引力)。當前，有利於M理論的證據與日俱增，已取得令人振奮的進展。M理論成功的標誌，在於讓量子力學與廣義相對論在新的理論框架中相容起來。
同弦論一樣，M理論的關鍵概念是超對稱性。所謂超對稱性，是指玻色子和費米子之間的對稱性。玻色子是以印度加爾各答大學物理學家玻色(S.N.Bose)的名字命名的；費米子是以建議實施曼哈頓工程的物理學家費米(E.Fermi)的名字命名的。玻色子具有整數自鏇，而費米子具有半整數自鏇。相對論性量子理論預言，粒子自鏇與其統計性質之間存在某種聯繫，這一預言已在自然界中得到令人驚嘆的證實。
在超對稱物理中，所有粒子都有自己的超對稱夥伴。它們有與原來粒子完全相同的量子數(色、電荷、重子數、輕子數等)。玻色子的超夥伴必定是費米子；費米子的超夥伴必定是玻色子。儘管尚未找到超對稱夥伴存在的確切證據，但理論家仍堅信它的存在。他們認為，由於超對稱是自發破缺的，超夥伴粒子的質量必定比原來粒子的大很多，所以才無法在現有的加速器中探測到它的存在。
局部超對稱性，還提供將引力也納入物理統一理論的新途徑。愛因斯坦廣義相對論，是根據廣義時空坐標變換下的某些要求導出來的。在超對稱時空坐標變換下，局部超對稱性則預言存在“超引力”。在超引力理論中，引力相互作用由一種自鏇為2的玻色子(引力子)來傳遞；而引力子的超夥伴，是自鏇為3/2的費米子(引力微子)，它傳遞一種短程的相互作用。
歷史玩笑
證明理論
M理論廣義相對論沒有對時空維數規定上限，在任何維黎曼流形上都能建立引力理論。超引力理論卻對時空維數規定了一個上限——11維。更吸引人的是，已經證明，11維不僅是超引力容許的最大維數，也是納入等距群SU(3)×SU(2)×U(1)的最小維數。描述強力的標準模型，即量子色動力學，是基於定域對稱群SU(3)的規範理論，它的量子叫做膠子，作用於一個叫“色”的內稟量子數上。描述弱力和電磁力的溫伯格-薩拉姆模型，是基於SU(2)×U(1)的規範理論。這個規範群作用在“味道”上，而不是在“顏色”上，它不是精確的，而是自發破缺的。由於這些理由，許多物理學家開始探討11維的超引力理論，期望這就是他們尋求的統一理論。
然而，在手征性面前，引力理論的一根支柱突然倒塌了。手征性2是自然界的一個重要特徵，許多自然對象都有類似於人的左手與右手那樣的對稱性。像中微子的自鏇，就始終是左手的。
20世紀20年代，波蘭人卡盧扎(T.Kaluza)和瑞典人克萊因(O.Klein)，發現從高維空間約化到可觀測的4維時空的機制。若11維超引力中的7維空間是緊緻的，且其尺度為10-33厘米(緣此其不被覺察)，就會導出粒子物理標準模型所需的SU(3)×SU(2)×U(1)對稱群。但是，在時空從11維緊緻化到4維時，卻無法導出手征性來。到了1984年，超引力喪失領頭理論地位，超弦理論取而代之。當時，“讓11維見鬼去吧！”——“夸克之父”蓋爾曼(M.Gell-Mann)的這句名言，表達了不少物理學家對11維的失望情緒。
歷史的變化
從1984年起，人們認定10維時空是最佳選擇，10維時空的弦論替代了11維時空的超引力理論。曾流行過五種弦論，其不同在於未破缺的超對稱性荷的數目，以及所帶有的規範群。在10維時空中，最小的鏇量具有16個實分量，有三種弦論的守恆超荷恰巧對應於這種情況，它們是類型Ⅰ、雜優弦HE和HO。其餘兩種弦論含有2個鏇量超荷，稱為類型Ⅱ弦。其中，類型ⅡA的鏇量具有相對的手征性，類型ⅡB的鏇量具有相同的手征性。HE和HO二種雜優弦，分別帶有E8×E8規範群和SO(32)規範群。類型Ⅰ弦也具有SO(32)規範群，它是開弦，而其餘的4種弦是閉弦。重要的是，它們都是反常自由的，即弦論提供了一種與量子力學相容的引力理論。在這些理論中，HE弦至少在原則上能解釋所有已知粒子和力的性質，當然也包括手征性在內。
然而，弦論絕非美輪美奐，至少可從四方面對它詰難。首先，人們本將弦論當作物理統一理論來追尋，它的五種不同理論卻又給出了五種不同的宇宙，若人類生活在其中的一種宇宙之中，那么其餘四種理論描述的宇宙，又是何等樣的生物居住其中呢？其次，若將粒子看作弦，那為什麼不將它們看作膜，抑或看作p維客體——胚(brane)呢？再者，關於弦論的實驗驗證，傳統的粒子加速器方法，顯然受到技術和經費兩方面限制，然而新的方法又在何處？最後，超對稱性容許時空的最大維數是11維，為什麼弦論只到10維就戛然而止了呢？餘下的那一維是逃逸了，還是隱藏起來了呢？
歷史真會開玩笑，在人們讓11維“見鬼”十年之後，1994年開始了弦論的第二次革命。此後，五種不同的弦論在本質上被證明是等價的，它們可以從11維時空的M理論導出。經歷了十年艱苦卓絕的辛勞，人們居然又回到了原來的時空維數，否定之否定實在是條奧妙的哲理。
各種爭鋒
M理論對偶性與M理論M理論的11維真空，能用一個稱作11維時空普朗克質量mP的單一標度表征。若將11維時空中的一個空間維度，取成半徑為R的圓周，就可以將它與類型ⅡA的弦論聯繫起來。類型ⅡA弦論有一個無量綱的弦耦合常數gs，它由膨脹子場Φ(一種屬於類型ⅡA超引力多重態的無質量標量場)的值決定。類型ⅡA的質量標度ms的平方，給出基本ⅡA弦的張力，11維與10維的ⅡA的參數之間的關係為(略去數值因子2π)ms2=RmP3，gs=Rms。
ⅡA理論中經常使用的微擾分析，是將ms固定而對gs展開。從第二個關係式可見，這是關於R=0的展開，這也就是為什麼在弦微擾論中沒有發現11維解釋的原因。半徑R是一個模(modulas)，它由帶有平坦勢的無質量標量場的值確定。若這個模取值為零，對應於ⅡA理論；若取值無窮大，則對應於11維理論。
雜優弦HE與11維理論也有相似的聯繫，差別在於緊緻的空間不再是圓周，而是一條線段。這個緊緻化會產生兩個平行的10維切面，而每一面又對應於一個E8規範群。引力場存在於塊中。從11維時空更能說明，為什麼採用E8×E8規範群才會是量子力學“反常自由”的。
早在本世紀初，德國女學者諾特(E.Noether)證明了一條著名定律：對稱性對應於某一種物理守恆定律。電荷、色荷，以及別的守恆荷，都能看成是諾特荷。某些粒子的特性在場變形下保持不變，這樣的守恆律稱為拓撲的，其守恆荷為拓撲荷。按照傳統觀點，輕子與夸克被認作是基本粒子，而單極子等攜帶拓撲荷的孤子是派生的。是否能顛倒過來猜想呢？即猜想單極子帶諾特荷，而電子帶拓撲荷呢？這一猜想被稱作蒙托南-奧利夫(Montonen-Olive)猜想，它給物理計算帶來了意料不到的驚喜。帶有e荷的基本粒子等價於1/e的拓撲孤子，而粒子的荷對應於它的相互作用耦合強度。夸克的耦合強度較強，因而不能用微擾論計算，但可用耦合強度較弱的對偶理論計算。
這方面的一個突破性進展，是由印度物理學家森(AshokeSen)取得的。他證明，在超對稱理論中，必然存在既帶電荷又帶磁荷的孤子。當這一猜測推廣到弦論後，它被稱作S對偶性。S對偶性是強耦合與弱耦合之間的對偶性，由於耦合強度對應於膨脹子場Φ的值。雜優弦HO與類型I弦可通過各自的膨脹子場聯繫起來，即Φ(I)+Φ(HO)=0。
弱HO耦合對應Φ(HO)=-∞，而強HO耦合對應Φ(HO)=+∞。可見，雜優弦是I型弦的非微擾激發態。這樣，S對偶性便解釋了一個長期令人疑惑的問題：HO弦與I型弦,有著相同的超對稱荷和規範群SO(32)，卻有著非常不同的性質。
在弦論中，還存在著一種在大小緊緻體積之間的對偶性，稱作T對偶性。舉例來說，ⅡA理論在某一半徑為RA的圓周上緊緻化和ⅡB理論在另一半徑為RB的圓周上緊緻化，兩者是等價的，且有關係RB=(ms2RA)-1。
於是，當模RA從無窮大變到零時，RB從零變到無窮大，這給出了ⅡA和ⅡB之間的聯繫。兩種雜優弦間的聯繫，雖有技術細節的不同，本質卻是一樣的。
弦論還有一個定向反轉的對稱性，如將定向弦進行投影，將會得到兩種不同的結果：扭曲的非定向開弦和不扭曲的非定向閉弦。這就是ⅡB型弦和I型弦之間的聯繫。在M理論的語言中，這一結果被說成:開弦是狄利克雷胚的衍生物。
p胚的分類與對偶
眾所周知，有質量的矢量粒子有3個極化態，而無質量的光子只有2個極化態。無質量態可以看作是有質量態的臨界狀態。在4維時空的龐加萊對稱性中，用小群表示描述光子態。小群表示又稱短表示，這一代數結構可以推廣到11維超對稱理論。臨界質量也會在M理論中重現。由諾特定理，能量和動量守恆是時空平移對稱性的推論。超對稱荷的反對易子是能量和動量的線性組合，這是超引力的代數基礎。然而，兩個不同超對稱荷的反對易子，卻可生成新的荷。這個荷稱作中心荷Q。對於帶有中心荷的超代數也有一個短表示，它將與M理論的非微擾結構密切相關。
對於帶有中心荷的粒子態，代數結構蘊涵著物理關係m≥|Q|，即質量將大於中心荷的絕對值。若粒子態是短表示的話，該關係取臨界情形m=|Q|,通常稱為BPS態。這一性質的最初形式是前蘇聯學者博戈莫爾內(E.B.Bogomol'nyi)、美國學者普拉薩德(M.K.Prasad)和薩默菲爾德(C.M.Sommerfield)在研究規範場中單極子時發現的。
如果將BPS態概念套用到p胚，這時中心荷用一個p秩張量來描述，BPS條件化作p胚的單位體積質量等於荷密度。處於BPS態的p胚將是一個保留某種超對稱性的低能有效理論的解。Ⅱ型弦與11維超引力都含有兩類BPS態p胚，一類稱為電的，另一類稱為磁的，它們都保留了一半的超對稱性。
在10維弦論中，據弦張力Tp與弦耦合常數gs的依賴關係，p胚可分成三類。當Tp獨立於gs，且與弦質量參數的關係為Tp∽(ms)p+1，則稱胚為基本p胚；這種情形僅發生在p=1時，故又稱它為基本弦；這又是在弱耦合下僅有的解，故它又是僅可使用微擾的弦。當弦張力Tp∽(ms)p+1/gs2，則稱胚為孤子p胚；事實上這僅發生在p=5時，它是基本弦的磁對偶，記作NS5胚。當Tp∽(ms)p+1/gs，則稱胚為狄利克雷p胚，記作Dp胚，其性質介於基本弦和孤子之間。通過磁對偶性，Dp胚將與Dp′胚聯繫起來，其中p+p′=6。
在11維時空中，存在兩類p胚：一類是曾被命名為超膜的M2胚，另一類稱為M5胚的5胚，它們互為電磁對偶。11維理論僅有一個特徵參數mP，它與弦張力Tp的關係為Tp∽(mP)p+1。將11維理論通過其中1維空間作圓周緊緻化,能導出ⅡA型理論。那么，p胚在這個緊緻化過程中將做出什麼變化呢？p胚的空間維數可以占據或不占據緊緻維。倘若占據，M2胚將捲曲成基本弦，M5胚捲曲成D4胚；倘若不占據，M2胚化作D4胚，M5化作NS5胚。
掀起一場宇宙學風暴
M理論當年，許多物理學家之所以捨棄11維超引力，無情地讓它“見鬼”去，乃因威滕等人認為，在將11維緊緻化到4維時，無法導出手征性。十年後，威滕又否定了自己，這一否定正是威滕雄渾浩博哲學氣息的表露。事實上，獨立於人類而存在的外部世界，就像一個巨大而永恆的謎，對這個世界作凝視沉思，就像尋求解放一樣，吸引著每一個具有哲學氣息的物理學家。
威滕和荷拉伐(PeterHorava)發現，從11維的M理論可以找到手征性的起源。他們將M理論中的一個空間維數收縮成一條線段，得到兩個用該線段聯繫起來的10維時空。粒子和弦僅存在於線段兩端的兩個平行的時空中，它們通過引力彼此聯繫。物理學家猜測，宇宙中所有的可見物質位於其中的一個，而困擾著物理學家的暗物質則在另一個平行的時空中，物質與暗物質之間僅通過引力相聯繫。這樣，便可巧妙地解釋宇宙中為什麼存在看不到的質量。
這一圖象具有極其重要的物理意義，可用來檢驗M理論。70年代，物理學家已認識到，所有相互作用的耦合強度隨能量變化，即耦合常數不再是常數，而是能量的函式，並給它取了個形象的名稱——跑步耦合常數。90年代，物理學家又發現，在超對稱大統一理論中，電磁力、弱力與強力的耦合強度，會聚在能量標度E約為1016吉電子伏的那一點上。物理學家們為這一成功喝彩不已，一些帶有浪漫情結的評論家甚至認為，超對稱已取得最終的勝利，不必再等待2005年在LHC對撞機上的檢驗實驗。
然而，這裡只統一了宇宙四大基本相互作用中的三個，還有一個引力。對這個人類最先認識的引力，又將如何處置呢？給人啟迪的是，上述三力統一的耦合強度與無量綱量GE2(G為牛頓引力常數)相近，而不相等。在威滕-荷拉伐方案中，可選擇線段的尺寸，使已知的四種力一起會聚在同一能量標度E上。這就是說，引力的量子效應，將在比普朗克能量標度低得多的標度(E≈1016吉電子伏)上起作用，這無疑將對宇宙學產生全面的影響。如果宇宙學家們抬頭看看自己的窗外，也許會警覺到暴風雨正在醞釀，但是絕大多數人仍繼續沉溺在慶祝標準宇宙模型的杯光酒影之中。
M理論的卓越成就
當其他類型的力不存在時，所有受引力作用的系統都會坍縮成黑洞。地球之所以沒有被它自身的重量壓垮，是因為構成它的物質很硬，這硬度來源於電磁力。同樣，太陽之所以沒有坍縮，也只是因為太陽內部的核反應產生了巨大的外向力。假如地球和太陽失去這些力，就會在短短的幾分鐘之內收縮，且越縮越快。隨著收縮，引力會增加，收縮的速度也隨之加快，從而將它們吞沒在逐步上升的時空彎曲里，變成黑洞。從外部看黑洞，那裡的時間好像停止了，不會看到進一步的變化。黑洞所代表的，就是受引力作用系統的最終平衡態，該態相當於最大的熵。儘管目前對一般的量子引力尚不明了，霍金(StephenHawking)卻利用量子論，成功地對黑洞提出了一個熵的公式。這個事實，有時被叫做黑洞悖論。
在廿多歲就解決規範場量子化問題的荷蘭理論物理學家胡夫特(G.t'Hooft)，曾向弦學者提出關於弦論為何沒能解決黑洞問題的質詢。當時人們並不明白，這究竟是詰難，還是鼓勵？然而，在弦論演化成M理論之際，所有的疑問很快消散了。胡夫特這位物理感覺十分敏銳的天才，在山雨欲來之際聽到了雷聲，但他也沒能預見到，來的是何等樣一場風暴！
在某些情形下，Dp胚可以解釋成為黑洞，或者更恰當地說是黑胚，即是任何物質(包括光在內)都不能從中逃逸的客體。於是，開弦可以看成是有一部分隱藏在黑胚之中的閉弦。可以將黑洞看成是由7個緊緻維的黑胚構成的,從而M理論將為解決黑洞悖論提供途徑。霍金認為黑洞並不是完全黑的，它可以輻射出能量。黑洞有熵，熵是用量子態數目來衡量的一個系統的無序程度。在M理論之前，如何清點黑洞量子態數目，人們束手無策。斯特龍明格(AndrewStrominger)和瓦法(CumrunVafa)利用Dp胚方法，計算了黑胚中的量子態數目。他們發現，計算所得的熵與霍金預言的完全一致。這無疑是M理論取得的又一項卓越成就。
10維弦論緊緻化到4維的方式有成千上萬種，不同方式產生出4維世界中不同的運行機制。於是，不信弦的人認為，這根本就沒作預測。然而，在M理論中，黑胚有望解決這一難題。現已證明，當黑胚包繞著一個洞收縮時，黑胚的質量將會消失。這一性質將對時空本身產生絕妙的影響，它將改變經典拓撲學的法則，使得時空拓撲發生變化。一個帶有若干洞的時空，可以想像成一塊滬上的早點——蜂糕。在黑胚作用下，它變成了另一塊蜂糕，即變成了另一帶有不同數目洞的時空。利用這一方法，可以把所有不同的時空聯繫起來。這樣，對弦緊緻問題的詰難，就容易解決了。M理論最終將依照某種極值原理，選擇一個穩定的時空，弦就在這個時空中生存下來。接下來便是，振動著的弦將產生人類已知的粒子和力，也就是產生出人類所處的現實世界。
仍然是個未決問題
儘管M理論已取得累累碩果，然而種種跡象表明，已經窺見的不過是些“雪泥鴻爪”而已，最深層的奧秘尚待揭示，什麼是M理論的真面貌，仍然是一個未決問題。儘管M理論的成功，使弦論學家擺脫了昔日的困境，但他們必將以“往日崎嶇還記否？路長人困蹇驢嘶。”來勉勵自己3，希望在今後幾年中發現M理論的真面目。
美國學者蘇什金(LeonardSusskind)等人，進行了一次新嘗試，他們稱M理論為矩陣理論(英語中矩陣一詞，也是以M開頭的)。試圖給M理論下一個嚴格的定義。矩陣理論的基礎是無窮多個0胚(也就是粒子)，這些粒子的坐標(即時空位置)不再是通常的數，而是相互之間不能對易的矩陣。在矩陣理論中，時空本身成了一個模糊的概念，這一方法使物理學家大為振奮。施瓦茨呼籲大家關心這些研究，同時指出矩陣理論含有一個重要的未決問題：“當多個空間緊緻維數出現時，在矩陣理論中用環面Tn緊緻化將會遇到困難，或許會找到更好的緊緻化方法，否則新的研究是必要的。”
愛因斯坦說：“關於這個世界，最不可理解的是，這個世界是可以理解的。”今天，對於M理論，最不可理解的是，它居然已經把理解世界推進了一大步。
霍金闡釋“M理論”
科學大師霍金教授在北京國際會議中心，作主題為“膜的新奇世界”的科普報告。與昨天的國際弦理論會議不同的是，霍金教授今天下午運用他特殊的點擊電腦方式，用更為“公眾”、更為“通俗”的語言，向北京公眾闡釋了他的關於天體演化的“M理論”。
當霍金教授出現在報告廳里，現場觀眾全體起立歡迎這位輪椅上的偉人，熱烈的掌聲接連響起三次。報告在語音合成器俏皮的聲音中開始了。在近兩個小時的過程中，他就用手中的控制器做著報告，一幅幅生動的圖片將觀眾帶入了一個神奇的世界。在近兩個小時的報告中，現場觀眾鴉雀無聲，只有中間的幾個小幽默讓聽眾爆發出一陣陣笑聲。
簡單的東西需要複雜起來才能打動人，相反，霍金用簡單的語言闡釋了當今世界最為高深的理論。我們的眼睛只有三維，但霍金要用簡單的語言解釋十維的空間，霍金的“M理論”把觀眾置於了一個平常無法想像的平台。報告對“M理論”的講解深入淺出，據記者介紹，如果讀過霍金的《時間簡史》，對“天才”的精彩演講可能會領悟得更多。然而天才最容易成為明星，而觀眾似乎成了“追星族”。
由於準備充分，霍金教授的報告相當成功，霍金教授整個過程只需輕點手指，就完成整個報告過程。霍金教授的報告大約在5點10結束，之後他匆匆地離開了會議中心，在報告過程中沒有接受記者的提問報告結束後也沒有接受記者的採訪。
科學大師霍金教授來到中國之後，“霍金熱”迅速地席捲了中國大地。與病魔抗爭了30多年的霍金，雖然現在只剩三個手指受自己支配，但他最不喜歡被看做殘疾人。儘管身體受到了束縛，但霍金的大腦卻從沒停止過對浩瀚宇宙的思考。
“弦理論”是當今物理學界最大膽的理論假說。它第一次將廣義相對論和量子力學這兩大基礎理論統一起來，有望解決一些長期困擾物理學界的世紀難題，如黑洞的本質和宇宙的起源等。如果這一理論被實驗所證實，它將從根本上改變人們對物質結構、空間和時間的認識。
“弦理論”的一個基本觀點就是認為自然界的基本單元不是像電子、光子和夸克這樣的粒子，這些看起來像基本粒子的東西實際上都是很小很小的弦的閉合圈(稱為閉合弦或閉弦)，閉弦的不同振動和運動就給出這些不同的基本粒子。而最近，人們對弦理論結構的認識又有了飛速的進展，發現了弦理論中的許多新組元(“膜”)。現在人們通常把弦理論和這些新引進的理論稱為“膜理論”。
早在愛因斯坦生命中的最後30年裡，他一直在尋找一種理論?一個能在單獨的包羅萬象的數學框架下描寫自然界所有力的理論。雖然愛因斯坦空手而歸，但今天，部分物理學家卻相信他們發現了一個能把這些知識縫合的理論，就是超弦理論，這也就是霍金來參加的“北京國際弦理論會議”的主題。
這些理論對於只具有普通知識的公眾來說是非常難以理解的。例如，我們肉眼所看到的物體是三維空間的，如果加上時間維度，則是四維。但“膜理論”卻揭示了弦理論的第10維空間方向，因為理論的最大維度是11維。而且認為我們現在就有可能探測那些額外的維度。那么它究竟是怎么回事呢？也許只有霍金才能通俗地解釋這一切，答案可能就在他的科普報告會上。
弦理論是一門理論物理學上的學說。理論里的物理模型認為組成所有物質的最基本單位是一小段“能量弦線”，大至星際銀河，小至電子，質子，夸克一類的基本粒子都是由這占有二度空間的“能量線”所組成。中文的翻譯上，一般是譯作“弦”或“弦”。
較早時期所建立的粒子學說則是認為所有物質是由只占ㄧ度空間的“點”狀粒子所組成，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。值得注意的是，弦理論目前尚未能做出可以實驗驗證的準確預測，關於這一點，以下內文會說明。
超弦論與M理論評價
超弦論與M理論評價遠遠的超出了人類的想像
廣義相對論與量子力學的統一還十分遙遠
當代科學家沒有人能畫出完美的Hubble圖，標準宇宙學的R--W度規憑空創設，把Hubble定律硬插入，所以Hubble常教H的取值，沒有人們公認的準確值。對宇宙觀測的數據分析，各人所需，在國際網站上天文學的頂尖學者的論文沒有準確的H值。
