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弦理论可能是当今科学中最具争议的大理论 ， 很少有科学思想像弦理论那样两极分化 。 一方面 ， 这是一个在数学上令人信服的框架 ， 它提供了统一标准模型与广义相对论的潜力 ， 提供了引力的量子描述 ， 并为我们如何构想整个宇宙提供了深刻的见解 。 另一方面 ， 它的预测是无所不在的 ， 但无法在实践中验证 ， 并且需要大量的假设 ， 而这些假设没有任何科学证据的支持 。
也许在过去的35年里 ， 弦理论一直是理论粒子物理学的主导思想 ， 由此产生的科学论文比其他任何思想都多 。 然而 ， 这么长时间以来 ， 它连一个可验证的预测都没有产生 ， 这导致许多人谴责它没有达到科学的标准 。 弦理论是整个理论物理学史上最好的想法之一 ， 也是我们最失望的想法之一 。
20世纪60年代末 ， 当时粒子加速器刚刚进入全盛时期 。 在20世纪50年代发现反质子之后 ， 人们开始建造更大、更有能量的粒子加速器 ， 通过带电粒子与其他带电粒子的碰撞 ， 产生了一大批新的粒子 。 新发现的粒子有三种类型：重子、反重子和介子 。
介子的质量和寿命各不相同 ， 但都不稳定 ， 很快就衰变了 。 如果你试图将一个介子拉开 ， 最终它会“断裂” ， 在这个过程中产生两个独立的介子 。 这就是弦理论最初的起源：作为强核相互作用的弦模型 。 如果你把介子想象成一根弦 ， 把它拉开会增加弦的张力 ， 直到到达一个关键时刻 ， 产生两个新的介子 。 由于这个原因 ， 弦模型很有趣 ， 但它也预测了许多似乎与现实不匹配的奇怪事物 ， 例如自旋为2的玻色子（未观察到） 。
后来发现了渐近自由的概念 ， 量子色动力学理论(QCD)应运而生 ， 弦模型失宠了 。 QCD非常好地描述了强核力和相互作用 ， 但没有和弦理论一样出现缺陷 。 弦理论的想法被抛弃了 ， 现在已经完成的标准模型不需要这个新的、深奥的、同时也是无效的框架 。
但大约十年后 ， 这个想法又重生为现在所知的现代弦理论 。 新想法不是在核相互作用很重要的能量尺度上工作 ， 而是将能量尺度一直带到普朗克能量 ， 在那里毫无意义的自旋2粒子现在可以扮演引力子的角色 。
突然之间 ， 在这个新框架中 ， 一个长期寻求的梦想似乎触手可及：弦理论突然使粒子和相互作用的标准模型可以与广义相对论相协调 。 通过将每个基本粒子视为以特定、独特频率振动的开弦或闭弦 ， 将自然的基本常数视为弦理论中真空的各种状态 ， 物理学家最终有望将所有基本力统一在一起 。
从弦理论中得到的东西并没有那么简单 。 弦理论不仅包含标准模型作为其低能量极限 ， 而且包含称为N=4 超对称杨-米尔斯理论的规范理论 。 通常 ， 您听到的超对称性涉及标准模型中存在的每个粒子的超伴粒子 ， 这是 N=1 超对称性的一个示例 。 弦理论 ， 即使在低能极限下 ， 也需要比这更大程度的对称性 ， 这意味着应该出现对超伴粒子的低能预测 。 事实上 ， 我们已经发现了0个超对称粒子 ， 即使在LHC的能量下 ， 这对弦理论来说也是一个巨大的失望 。
另一方面 ， 弦理论即使在“只有”10维的情况下 ， 也不能把广义相对论作为引力理论 ， 而是一个10维的Brans-Dicke引力理论 。 你可以从中得到广义相对论 ， 但前提是你把Brans-Dicke耦合常数(ω)取到无穷大 ， 并以某种方式从相关性中去掉6个维度 。 Brans 和 Dicke 提出的原始工作表明 ， ω 约为5可能会很有趣；现代相对论测试表明它必须大于约10000 。
弦理论也没有告诉你基本常数的值应该是多少 ， 因为它没有提供具体的方法来计算产生基本常数的弦真空 。 这包括光速c ， 普朗克常数 ， 重力常数G ， 力的耦合常数 ， 基本粒子的质量 ， 夸克和中微子的混合角 ， 以及宇宙常数 。 弦理论没有提供计算这些基本值的线索 。
【为什么弦理论既是希望又是噩梦】只要我们没有证据证明弦理论一定是错的 ， 人们就会继续追求它 。 但要想推翻这一理论 ， 就需要证明在普朗克尺度以内没有超粒子存在 ， 而这在今天的实验物理学中是远远达不到的 。 我们都同意弦理论的有趣之处在于它所蕴含的可能性 。 然而 ， 这些可能性是否与我们的宇宙相关或有意义 ， 还有待科学来证实 。
