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搜寻难度大的一个原因是，其他关于弯曲几何的候选模型可能会导致更杂乱无章的实验信号，从而导致实验更难发现新粒子 。模型表述了基本理论框架——涉及额外维度与膜。他们建议了此框架实体中的一般原理的特定应用。我们最初的情景提议只有引力能穿越更高维的“主体”的空间。但是我们的一些同事后来研究了另外的应用。在另一种情景中，所有粒子不是都处于膜上。这意味着将会有更多的KK粒子，因为每个主体中的粒子都有其相应的KK模式。但是这些KK粒子将很难被发现，它带来的挑战已经促使许多研究考虑如何探索这些更多的难以捉摸的情景。因此，在KK粒子与新模型可能出现的高能粒子的搜寻中，接下来的调查都是非常重要的。
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搜寻可能十分困难的另一个原因是，KK粒子可能比我们预期的要重 。我们知道KK粒子预期质量的范围，但是我们还不知道它的具体数值。如果KK粒子足够轻的话，那么大型强子对撞机将能够大量制造它们，而发现它们就比较容易。但是如果这些粒子很重，那么大型强子对撞机可能只能制造少量粒子。更有甚者，要是它们实际上非常重，那么大型强子对撞机根本不会产生任何这种粒子。换言之，新粒子与新的作用很可能只在大型强子对撞机不能企及的能量以上产生和出现。这是大型强子对撞机的顾虑，因为它的隧道尺度是固定的，所能达到的最高能量已经被限定了。
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作为理论物理学家，我所能做的仅此而已，大型强子对撞机的能量也仅此而已。但是即使KK模式很重，我们也可以努力找到关于额外维度的精妙线索。当我和帕特里克·米德计算可能的高维黑洞的产生速率时，我们不仅关注负面结果——黑洞产生的速率远低于最初人们所宣称的，而且我们也会思考，如果更高维引力很强，那么会发生什么（即便没有产生黑洞）。我们探求大型强子对撞机是否可以产生任何关于高维引力的有趣信号，并发现了即使没有发现新的粒子或者奇异的类似于黑洞的物质，实验物理学家也能观测到与标准模型所预想的有一些偏离的东西。新的发现并没有得到保证，但是实验物理学家将利用已有的仪器和技术尽其所能地去探求。在其他更高深的研究中，我的同事们还考虑探索KK模式的改良方法，即使那些标准模型粒子还存在于主体中。
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还有一种可能是：我们可能很幸运，新粒子与相互作用出现的能标也许比我们期望的低一些。如果的确如此，我们不仅很快会看到KK模式，还将看到新的现象。如果弦理论是大自然的基本理论，而新物理的能标又足够低，那么大型强子对撞机甚至可以产生除了KK粒子与新相互作用之外的、由基础弦振动产生的附加粒子。这些粒子在传统假设之下的质量太大，而不可能被制造出来。但是由于弯曲几何，希望是：一些弦的模式可以比预期的低很多，从而可以在较低的能标出现。
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这里显然有几种有趣的弯曲几何的可能性，所以我们迫切地期待实验结果的出台。如果几何的结果被发现，那么它们可能改变我们对宇宙本质的看法。但是我们只能在大型强子对撞机完成它的探索之后，才能知道哪些可能性（如果的确存在的话）在自然中是现实的。
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回归，静候一个不同凡响的宇宙
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大型强子对撞机的实验物理学家目前正在检验本章所提的各种想法。我们希望如果任何一种模型是正确的，那么提示将很快出现。这些可能会是坚实的证据，如KK模式，或者可能是对标准模型的微妙修正。不管怎样，理论物理学家与实验物理学家都将保持心明眼亮，并翘首以待。每一次大型强子对撞机看见或者没有看见，都会进而限制一些可能性。如果我们幸运，那么前面讲述的想法之一将被证明是正确的。当我们从大型强子对撞机了解更多探测器工作的原理以及产生机制，我们将了解如何将它的研究扩展来检验更大范围的可能性。当数据出来之后，理论物理学家将把数据与他们的理论结合起来。
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我们不知道还需要多久才可以开始获取答案，因为我们不知道新的东西及其质量与相互作用可能是什么。一些发现可能在一两年内就可以获得，其他的则可能需要花费10年以上，还有一些甚至需要比大型强子对撞机所能提供的更高的能量。这种等待虽然会令人不安，但其结果可能颠覆我们以往的想法。因此，我们所迈出的每一个艰难步伐都是值得的。它们可能会改变我们对大自然及宇宙本质的看法，或者至少会改变我们对物质组成的看法 。当结果出来时，新的世界也将出现。在有生之年，我们有可能看到一个不同凡响的宇宙。
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叩响天堂之门：宇宙探索的历程 [:1700950074]
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叩响天堂之门：宇宙探索的历程
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实验结果的确定性无可替代。而物理学家在过去25年里，并非无所事事地坐等大型强子对撞机的出现，进而产生有意义的数据，而是努力思考实验应该寻找什么，其数据会具有什么意义。我们也会研究从目前的实验中得来的结果，它们会为我们提供关于已知粒子与相互作用的细节信息，有助于我们整理思绪。
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这段期间也给了我们很多机会，来深入思考一些想法——至少是短期内更容易用数据排除的想法。一些更有趣、更具想象力的模型与理论启示，来源于过去25年的数学探索。如果数据更丰富，我怀疑我更可能会从数学角度思考额外维度或者超对称。即使所做的测量最终支持这些想法，如若没有之前充足的数学探求，其应用的获得也将耗费不少时间。
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实验与数学都能引领科学的进步，但是通往发展的道路是不清晰的，而物理学家已经根据最好的发展策略做了划分。模型创建者使用“自下而上”的方法，从已知的实验事实出发，解释剩余的未知谜题——通常采用更多理论的以及数学的方法 。第17章介绍了一些具体模型的例子，以及它们如何影响大型强子对撞机的实验物理学家来开展进一步的搜索。
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其他人（主要是弦理论学家）则采取“自上而下”的思考方法，从他们认为正确的理论（即弦理论）出发，试图使用它的基本观念来构造一种自洽的量子引力理论 。自上而下的理论是定义在高能标和小尺度上的。它指的是一种理论观念：任何东西都可以从定义在高能标上的基本假设推导出来。虽然该名称可能很具有迷惑性，但是因为高能标对应于小尺度，别忘了在小尺度上的元素都是物质的基本组成要素。在这样的思考模式中，每一样东西都可以从基本原理和基本元素（这些都定义在小尺度和高能标上）推导出来，因此称为“自上而下”。
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本章将要介绍“自上而下”与“自下而上”两种方法，并将它们进行对比。我们将探索它们的差别，也将思考它们如何可以结合在一起，以产生惊人的见解。
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优美的弦理论
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与模型创建者不同，更倾向于使用数学的物理学家试图从纯理论出发构造理论。他们的期望是，从一个优美的理论出发，推导出可能的结果，并将该想法用于解释实验数据。绝大多数建立统一理论的尝试都采用“自上而下”的研究方法，弦理论也许是这些例子中最有希望的一个。它是一个猜想，是其他所有已知物理现象所追随的最终的基本框架。
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弦理论学家在物理学尺度上迈出了一大步，他们试图征服从弱能标到普朗克能标（在该能标上引力变得很强）的跨越。实验物理学家可能无法在可见的未来直接检验这些想法（额外维度模型也许是一个例外）。即使弦理论本身太难检验，弦理论的元素却为一些与之相结合且有机会观测到的模型提供了想法。
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物理学家所问的，是有关模型建立与弦理论之间的取舍问题——是需要按照柏拉图式的方法，试图从一些更基本的理论事实中获得预见；还是按照亚里士多德的方法，扎根于经验的观测。你愿意采取“自上而下”还是“自下而上”？这个选择也可以重新表述成“老爱因斯坦与小爱因斯坦”的选择。爱因斯坦最初确实认为实验是物理研究的基础，尽管他同时也给予“美”与“雅”高度的评价。甚至当一个实验结果与他的狭义相对论相矛盾时，他也确信（最终被证明是对的）是实验发生了错误，因为否则相对论的应用就太丑陋，以至于不能被信赖了。
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当数学最终帮助爱因斯坦完成了广义相对论的研究时，他变得更具有数学倾向。数学进展对于完成他的理论至关重要，所以在职业生涯的后期，爱因斯坦更加相信理论方法。然而，爱因斯坦没有解决这个问题。尽管他将数学成功应用到广义相对论中，然而他后期对于统一理论的数学研究也从来没有取得成果。
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哈沃德·乔吉与谢尔登·格拉肖提出了大统一理论，它也是一种“自上而下”的想法。如我们所知，大统一理论基于数据，他们猜想的灵感来源于标准模型中特殊集合的粒子与相互作用，以及它们相互作用的强度，但是该理论却从我们所知道的东西中，选择出可能结果，它发生在距离现在遥不可及的高能标上。
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有趣的是，即使统一理论可能出现在远超今天的粒子加速器所能达到的能标上，大统一理论初始模型作出的预测却是有可能可以观测到的。大统一理论模型预测，质子可以衰变。该衰变会花费很长时间，但是实验物理学家建造了巨大的池子，其中装满材料，希望其中至少有一个质子可以衰变而留下可见信号。然而当它并没有发生时，初始的大统一理论模型被否决了。
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自那以后，乔吉与格拉肖都没有再研究任何有如此大能量跨度的“自上而下”的理论，即从我们目前在加速器中使用的能量，到那些高到没有它们，对目前的实验也只会造成微妙影响（或者一点影响都没有）的能量。他们认为将目前我们所能理解的能量与尺度改变这么多数量级，从而猜想出一个正确的理论，那简直太不可思议。