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“第一次超弦革命”由此爆发了，前不久还对超弦不屑一顾，极其冷落的物理界忽然像着了魔似的，倾注出罕见的热情和关注。成百上千的人争先恐后、前赴后继地投身于这一领域，以至后来格劳斯（David Gross）说：“在我的经历中，还从未见过对一个理论有过如此的狂热。”短短3年内，超弦完成了一次极为漂亮的帝国反击战，将当年遭受的压抑之愤一吐为快。在这期间，像爱德华·威滕，还有以格劳斯为首的“普林斯顿超弦四重奏”小组都作出了极其重要的贡献，不过我们没法详细描述了，有兴趣的读者可以参考一下有关资料。(7)
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维度的放大
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第一次革命过后，我们得到了这样一个图像：任何粒子其实都不是传统意义上的点，而是开放或者闭合（头尾相接而成环）的弦。当它们以不同的方式振动时，就分别对应自然界中的不同粒子（电子、光子……包括引力子）。我们仍然生活在一个10维的空间里，但是有6个维度是紧紧蜷缩起来的，所以我们平时觉察不到它。想象一根水管，如果你从很远的地方看它，它细得就像一条线，只有1维的结构。但当真把它放大来看，你会发现它是有横截面的！这第2个维度被卷曲了起来，以致粗看之下分辨不出。在超弦的图像里，我们的世界也是如此，有6个维度出于某种原因收缩得非常紧，以致粗看上去宇宙仅仅是4维的（3维空间加1维时间）。但如果把时空放大到所谓“普朗克空间”的尺度上（大约10-33 厘米），这时候我们会发现，原本当作是时空中一个“点”的东西，其实竟然是一个6维的“小球”！这6个蜷缩的维度不停地扰动，从而造成了全部的量子不确定性！
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这次革命使得超弦声名大振，俨然成为众望所归的万能理论候选人。当然，也有少数物理学家仍然对此抱有怀疑态度，比如格拉肖、费曼。霍金对此也不怎么热情。大家或许还记得我们在前面描述过，在阿斯派克特实验后，BBC的布朗和纽卡斯尔大学的戴维斯对几位量子论的专家做了专门访谈。现在，当超弦热在物理界方兴未艾之际，这两位仁兄也没有闲着，他们再次出马，邀请了9位在弦论和量子场论方面最杰出的专家到BBC做访谈节目。这些记录后来同样被集合在一起，于1988年以《超弦：万能理论？》为名，由剑桥出版社出版。阅读这些记录可以发现，专家们虽然吵得不像量子论那样厉害，但其中的分歧仍是明显的。当年以叛逆和搞怪闻名于世的费曼甚至以一种饱经沧桑的态度说，他年轻时注意到许多老人迂腐地抵制新思想（比如爱因斯坦抵制量子论），但当他自己也成为一个老人时，他竟然也身不由己地做起同样的事情，因为一些新思想确实古怪―比如弦论就是！
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人们自然而然地问，为什么有6个维度是蜷缩起来的？这6个维度有何不同之处？为什么不是5个或者8个维度蜷缩？这种蜷缩的拓扑性质是怎样的？有没有办法证明它？因为弦的尺度是如此之小（普朗克空间），所以人们缺乏必要的技术手段用实验去直接认识它，而且弦论的计算是如此繁难，不用说解方程，就连方程本身我们都无法确定，而只有采用近似法！更糟糕的是，当第一次革命过去后，人们虽然大浪淘沙，筛除掉了大量的可能的对称，却仍有5种超弦理论被保留了下来，每一种理论都采用10维时空，也都能自圆其说。这5种理论究竟哪一种才是正确的？人们一鼓作气冲到这里，却发现自己被困住了。弦论的热潮很快消退，许多人又回到自己的本职领域中去，第一次革命尘埃落定。
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一直等到90年代中期，超弦才再次从沉睡中苏醒过来，完成一次绝地反攻。这次唤醒它的是爱德华·威滕。在1995年南加州大学召开的超弦年会上，威滕让所有的人都吃惊不小，他证明了不同耦合常数的弦论在本质上其实是相同的！我们只能用微扰法处理弱耦合的理论，也就是说，耦合常数很小，在这样的情况下，5种弦论看起来相当不同。但是，假如我们逐渐放大耦合常数，会发现它们其实是一个大理论的5个不同的变种！特别是，当耦合常数被放大时，出现了一个新的维度―第11维！这就像一张纸只有2维，但你把许多纸叠在一起，就出现了一个新的维度―高度！
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换句话说，存在着一个更为基本的理论，现有的5种超弦理论都是它在不同情况的极限，它们是互相包容的！这就像那个著名的寓言―盲人摸象。有人摸到鼻子，有人摸到耳朵，有人摸到尾巴，虽然这些人的感觉非常不同，但他们摸到的却是同一头象―只不过每个人都摸到了一部分而已！格林（Brian Greene）在1999年的畅销书《宇宙的琴弦》中举了一个相当搞笑的例子，我们把它发挥一下：想象一个热带雨林中的土著喜欢水，却从未见过冰，与此相反，一个爱斯基摩人喜欢冰，但因为他生活的地方太寒冷，从未见过液态的水的样子(8) ，两人某天在沙漠中见面，为各自的爱好吵得不可开交。但奇妙的事情发生了：在沙漠炎热的白天，爱斯基摩人的冰融化成了水！而在寒冷的夜晚，水又重新冻结成了冰！两人终于意识到，原来他们喜欢的其实是同一样东西，只不过在不同的条件下形态不同罢了。
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这样一来，5种超弦就都被包容在一个统一的图像中，物理学家们终于可以松一口气。这个统一的理论被称为“M理论”。这个“M”确切代表什么意思，大家众说纷纭。或许发明者的本意是指“母亲”（Mother），说明它是5种超弦的母理论，但也有人认为是“神秘”（Mystery），或者“矩阵”（Matrix），或者“膜”（Membrane）。有些中国人喜欢称其为“摸论”，意指“盲人摸象”！
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在M理论中，时空变成了11维，由此可以衍生出所有5种10维的超弦论来。事实上，由于多了一维，我们另有一个超引力的变种，因此一共是6个衍生品！这时候我们再考察时空的基本结构，会发现它并非只能是1维的弦，而同样可能是0维的点，2维的膜，或者3维的泡泡，或者4维的……我想不出4维的名头。实际上，这个基本结构可能是任意维数的―从0维一直到9维都有可能！M理论的古怪，比起超弦还要有过之而无不及。
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我们的理论结构
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h：普朗克常数。当h→0时，理论中的量子效应可以忽略不计；否则，理论中必然存在量子效应。
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G：牛顿引力常数。当G→0时，理论中的引力效应可以忽略不计；否则，理论中必然存在引力效应。
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c：光速。当c→∞时，理论中的相对论效应可以忽略不计；否则，理论中必然存在相对论效应。
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不管是超弦还是M理论，它们都刚刚起步，还有更长的路要走。虽然异常复杂，但是超弦/M理论仍然取得了一定的成功，甚至它得以解释黑洞熵的问题―1996年，施特罗明格（Strominger）和瓦法（Vafa）的论文为此开辟了道路。在那之前不久的一次讲演中，霍金还挖苦说：“弦理论迄今为止的表现相当悲惨：它甚至不能描述太阳结构，更不用说黑洞了。”不过最后，他还是改变了看法而加入弦论的潮流中来。在去世之前，霍金甚至出版了一本书，名叫《大设计》，在其中他干脆直接把M理论称作宇宙的“终极设计蓝图”。从一个嘲笑者瞬间变成超级粉丝，霍金对M理论的态度转变如此之快，倒也令人百思不得其解。
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不过，从整个物理学界来说，人们对M理论的热情却并没有持续高涨。M理论实际上是“第二次超弦革命”的一部分，而如今这次革命的硝烟也已经散尽，超弦又进入一个蛰伏期。虽然后来出了很多关于超弦/M理论的科普书和电视节目，比如PBS频道的纪录片，还有著名的《生活大爆炸》（其主角Sheldon就是研究超弦理论的），这在公众中引起了相当的热潮，但从物理上讲，科学家终究还是没有取得更大的突破。或许将来会有第三次、第四次超弦革命，最终完成物理学的统一，但这是否能变成现实，至少在今天，我们还无法预言。
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值得注意的是，自弦论以来，我们开始注意到，似乎量子论的结构才是更为基本的。以往人们喜欢先用经典手段确定理论的大框架，然后在细节上做量子论的修正，这可以称为“自大而小”的方法。但在弦论里，必须首先引进量子论，然后才导出大尺度上的时空结构！人们开始认识到，也许“自小而大”才是根本的解释宇宙的方法。如今大多数弦论科学家都认为，在弦论中，量子论扮演了关键的角色，量子结构不用被改正。而广义相对论的路子却很可能是错误的，虽然它的几何结构极为美妙，但只能委屈它退到推论的地位―而不是基本的基础假设！许多人相信，只有更进一步依赖量子的力量，超弦才会有一个比较光明的未来。我们的量子虽然是那样地古怪，但神赋予它无与伦比的力量，将整个宇宙的命运都控制在它的掌握之下。
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(1) 关于退相干在量子论各种解释中所扮演的角色，可参考Schlosshauer 2004。
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(2) 两人因此获得了1993年诺贝尔物理学奖。
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(3) 本文本是网上连载的。
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(4)Penthouse 大家想必都知道，是和Playboy 齐名的男性杂志，可惜最近倒闭了。
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(5) Nature 420, p.354.
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(6) 玻色子是自旋为整数的粒子，如光子。而费米子的自旋则为半整数，如电子。粗略地说，费米子是构成“物质”的粒子，而玻色子则是承载“作用力”的粒子。