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假定黑洞内部的引力理论与规范理论只有部分的对应，那么在这种情形下，正如有些理论家（如惠勒和德维特）在很久以前设想的，黑洞可以永久保存信息——甚至将信息传递到从黑洞中心奇点生成的新宇宙。这样，信息总算没有丢失，因为它存在于新的宇宙；但对在黑洞边界的观察者来说，信息永远地丢失了。如果边界处的规范理论只包含内部的部分信息，那么这种信息丢失是可能发生的。但是，如果假定两个理论的对应是精确的，那么规范理论既无视界也无奇点，信息也就无处可丢。如果它正好对应于黑洞的时空，也就没有信息能在那儿丢失。在第一种情形，观察者失去了所有信息；在第二种情形，他保住了信息。直到我写这些话时，问题还没解决。
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我们已经不止一次地看到，超对称在弦理论中扮演着一个基本角色。没有超对称性而构建的弦理论是不稳定的；不仅如此，它们还会通过一个永不停歇的过程发射越来越多的快子，直到理论崩溃。这可一点儿也不像我们的世界。超对称性清除了这些行为，使理论稳定下来。但在某些方面它又做得太过了。因为超对称性意味着有一种时间的对称，结果，超对称理论就不能建立在随时间演化的时空里。于是，使理论稳定的方面却使我们很难研究我们最希望用引力的量子理论回答的问题，如大爆炸后宇宙发生了什么？黑洞视界内部的深处发生了什么？在这些情形，几何都是在时间中瞬息变化的。
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这就是我们在第二次超弦革命中认识的弦理论。随着一系列前所未有的激动人心的结果，我们的认识极大地扩展了。它们为我们带来了一些诱人的真理的线索——如果能透过曾经的帷幕看到真实的东西，那该是多好啊！可是，尽管我们努力了，我们想做的很多计算还是可望而不可即。为了得到一个结果，我们不得不选择特殊的例子和条件。在很多情形，我们甚至不知道我们能做的计算是否能真的指引我们通向一般的情形。
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我个人觉得这种状况是非常令人沮丧的。也许我们在向着一个万物的理论大踏步前进，也许我们盲目地夸大了结果，过分乐观地解读了我们能做的计算，在迷失的方向上越走越远。90年代中期，当我向弦理论的一些领头人物抱怨时，他们叫我别担心，说那只是因为理论比我们聪明。他们告诉我，我们不能直接向理论提问并要它回答。任何想直接解决大问题的努力是注定要失败的。相反，我们应该相信理论，跟着它走，心安理得地用我们不完美的计算方法去探索它愿意向我们袒露的部分。
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只有一个陷阱。真正的量子形式的M理论应该是背景独立的，同样，任何引力的量子理论也必须是背景独立的。但除了我前面说的那些原因而外，M理论之所以必须是背景独立的，还因为5个超弦理论连同它们的所有流形和几何，都应该是M理论的组成部分。这包括那些几何在从1维到10维的空间里的所有不同的卷曲方式。它们都为弦和膜的运动提供背景。但如果它们是一个统一理论的部分，那个理论就不能建立在任何一个背景上，因为它必须囊括所有背景。
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于是，M理论的关键问题就在于寻找一种能与量子理论和背景独立性相容的形式。这是很重要的问题，也许还是弦理论未解问题中最重要的一个。遗憾的是，这方面几乎没有什么进展。有一些迷人的线索，但我们还不知道M理论是什么，甚至不知道是否存在任何配得上那个名字的理论。
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量子力学的M理论有一定的进步，但仍然限于特殊的背景。早在80年代，这就是构造11维膜理论的量子理论的一种尝试。三个欧洲物理学家德威特（Bernad de Wit）、霍普（Jens Hoppe）和尼科莱（Hermann Nicolai）发现，可以通过一种技巧来做到这一点，即将膜表示为数学家所谓的矩阵——即一个二维的数表或数组。他们的公式需要9个这样的数表，由此得到一个逼近膜行为的理论。59
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德威特和他的同事们发现，可以使他们的矩阵理论与量子理论相容。唯一的麻烦在于，为了描述膜，必须将矩阵扩张到无限，而量子理论只有在矩阵有限的时候才会有意义。所以，我们留下一个猜想：假如量子理论能和谐地向无限的数组扩张，那么它将生成一个膜的量子理论。
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1996年，四个美国弦理论家复活了这个思想，不过有点儿费解。邦克斯（Thomas Banks）、费歇尔（Willy Fischler）、申克尔（Stephen Shenker）和苏斯金提出，在11维平直时空背景下，同样的矩阵理论不仅给出了11维膜理论，还给出了整个M理论。60这个矩阵理论并没有完全回答M理论是什么，因为它处于特殊背景之下。它只能在其他几种背景下有效，但当四个以上的空间维卷曲时，它就给不出合理的答案。如果M理论是对的，我们的世界应该有7个卷曲的空间维，所以它还不够好。而且，我们还不知道它在矩阵变得无限的时候，是不是能导出一个和谐的量子理论。
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遗憾的是，M理论仍然只是一个诱人的猜想。它吸引着人们相信它；同时，在它真正建立起来之前，它的确不是一个理论——而是一个关于我们向往的理论的猜想。
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当我在那些年思考和弦理论的关系时，想起我的一个艺术收藏家朋友。我们见面时，他说他还是我崇拜的一个年轻作家的朋友；我们可以叫她“M”。几个星期后，朋友来电话说，“我几天前和M谈过话，你知道，她对科学非常感兴趣。你们什么时候见见面怎么样？”我当然有点儿受宠若惊，高兴地答应了。丰盛的晚餐刚吃到一半，收藏家的手机响了。“是M的，”他说。“她就在附近，想顺便过来看看你。行吗？”可她没来。饭后吃点心时，我和收藏家朋友畅谈艺术与科学的关系。后来，我不禁暴露了对M的好奇，真渴望见见她，样子很窘迫，于是告辞回家了。
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几个星期以后，他打来电话，说了一大堆抱歉的话，然后又请我去吃饭见她。我当然去了。首先是因为他只在最好的饭店吃饭；看来这些画廊的经纪人的吃喝钱比科学家的薪水还高。不过，那次和后来几次，也都发生了同样的事情。她会来电话，一两个小时或几个小时过后，他的电话又会响起。“哦，我知道了。你感觉不舒服。”或者，“出租司机不知道剧场在哪儿吗？把你带到布鲁克林了？这城市怎么了？好的，我知道，很快……”两年后，我才相信那个年轻女子在书的封面上的照片是假的。一天晚上，我告诉他我终于明白了：他就是M。他只是笑了笑，说，“哦，是的……不过，她真的很高兴见你。”
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弦理论的故事也许会像我和M的约会一样，永远拖延下去。虽然你知道那不是真的，却仍然为它工作，因为它距离你所能达到的目标最近。同时，伙伴很迷人，吃的东西也好。你一次次听说真正的理论就要揭开了，但从来没有发生。过后，你开始自己去找它。这样的感觉很好，可永远没有结果。最后，你得到的还是从前的那样东西：一本你不可能打开的书的封面上的一张美丽的图片。
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物理学的困惑 第十章 万物之理
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在两次弦的革命中，观察几乎不起任何作用。随着众多弦理论的成长，多数弦理论家仍然一如既往地相信他们原来的幻想：有一个能带来唯一实验预言的唯一理论，但没有如愿的结果；而少数理论家则一直担心唯一的理论永远不会出现。同时，乐观者坚持认为我们必须相信理论，跟着理论走下去。一个统一理论需要做的事情，弦论似乎已经做得够多了，仿佛其余的东西到时候会自己冒出来。
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然而在最近几年里，弦理论家的思想方法完全颠倒了。长久以来抱有的对唯一理论的希望破灭了，他们多数人现在相信弦理论应该看作一派广袤的理论景观，不同的理论描绘着一个多重世界的不同景象。
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他们的期待因为什么而转变呢？是与事实的矛盾。但那并不是我们希望的事实——而是出乎我们多数人意料的事实。
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好的理论应该令我们惊奇；它意味着不论谁创立了它，都算有了进步。但是，当观察令我们惊奇时，理论家就担心了。过去30年里，最令人困惑的观察莫过于1998年的暗能量的发现。我们说能量是暗的，意思是它看起来不同于我们以前知道的任何形式的能量和物质，即它不与任何粒子或波相联系。它就是它。
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我们不知道暗能量是什么；我们知道它只是因为我们能观测它对宇宙膨胀的影响。它就像一个均匀遍布在整个空间的引力源。因为分布均匀，处处相同，所以没有东西向它落下。它唯一的效应是对星系分离的平均速度的影响。1998年，人们对遥远星系的超新星观测表明宇宙膨胀在加速，而其加速方式最好用暗能量的存在来解释。61
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暗能量也许是所谓的宇宙学常数。这个名词指的是具有某种显著特征的能量形式：这种能量的性质（诸如密度）在所有观测者看来都是一样的，而不论他们在时间和空间的什么地方，也不论他们是否在运动。这是很不寻常的。通常情况下，能量伴随着物质，而且存在一个与物质一起运动的特殊观察者。宇宙学常数就不同了。它之所以叫常数，是因为不论你什么时候在什么地方以什么方式观测，它的值都是一样的。又因为不能从空间运动的粒子或波寻求它的起源和解释，所以叫宇宙的——就是说，它是整个宇宙的特征，而不是其中任何具体事物的特征。（我要说明，我们还不能确定暗能量是否真的具有宇宙学常数的形式；虽然我们目前的所有证据都指向它，但在未来的几年，我们将更好地认识它的能量密度在时空中是否真的保持不变。）
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弦理论没有预言暗能量；更坏的是，弦理论很难调和探测的数值。于是，暗能量的发现预示着弦论领域的危机。为看清这一点，我们必须回过头来讲讲宇宙学常数的奇异而悲凉的故事。
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故事要从1916年说起，起因是爱因斯坦拒绝相信他新创的广义相对论的最大胆预言。他原本就倡导了广义相对论的一大理念，即时间和空间的几何是动力学演化的。所以，当人们用他的新理论去摹写宇宙，发现那宇宙也随时间而动力学演化，他是不应该感到惊奇的。人们研究的模型宇宙膨胀也收缩，甚至有起点和终点。
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但爱因斯坦还是被结果惊呆了——也惊慌了。自亚里士多德以来，宇宙总被认为是静态的。它也许是上帝创造的，但如果真是那样，那它就从未改变过。爱因斯坦是200年来最富创造力也最为成功的理论物理学家，可就是这样一个人物，也不能想象宇宙竟然不是永恒不变的。我们不禁要说，假如爱因斯坦真是天才，它大概会更相信他的理论而不是偏见，从而预言宇宙的膨胀。而我们得到的更深刻的教训是，即使最冒险的思想家，要让他们抛弃延续了几千年的信仰，也是多么艰难啊！
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