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随着理论物理学家和应用数学家的研究不断深入，他们发现对称似乎可以揭示宇宙中更多的深层次奥秘。对称似乎是一种自然趋势，也就是说，人们越来越倾向于用对称这个数学工具去推导现实的本质。但是，这样做存在一个问题。我们知道粒子的质量并不真的具有对称性，我们还知道自然界的各种力也大相径庭。即使真的存在某种深层次的对称性，似乎也早已被破坏殆尽了。从人们新近用来研究宇宙起源的模型来看，宇宙在刚开始的时候是完全对称的，但是这种对称性早已不存在。在这个过程中，到底发生了什么？
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这里存在一个与集合论选择公理有几分相似的问题。在人类干预的前提下，从集合中选择一个元素是一件易如反掌的事情，但是在没有人参与时，该如何选择呢？同样道理，如果对称一度存在而随后遭到破坏，那么导致对称破缺的原因到底是什么？人们需要找出“对称自发性破缺”的机理所在。人们经常举铅笔的例子来说明这个问题。将铅笔的笔尖朝下，直立在桌面上。铅笔必然会倒下，破坏直立的平衡状态，然后笔尖指向某个方向。但是，我们无法预测铅笔会在直立的状态下倒向何方。
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不幸的是，这个例子是有缺陷的。如果铅笔真的处于完美的对称状态，就绝不会倒下，因为它必须受到某个力的作用，才会倾倒。就像电影《盗梦空间》中的那个陀螺一样，铅笔会一直保持明显违背自然常识的直立状态。只要对称遭到一点儿破坏，例如铅笔的平衡或笔尖的形状有瑕疵，或者受到气流等外力作用，铅笔就会倒下。我们生活在一个不对称的世界中，所以我们知道铅笔肯定会倒。
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对称被广泛地应用于探索宇宙奥秘的活动中，已经成为人们提出物理理论的主要手段。但是，我们必须十分小心。诺贝尔物理学奖得主利昂·莱德曼认为，如果我们假定某些对称性真实存在，我们构建的科学模型就可能具有误导性。他说：
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对称，即使是现实世界中的近似对称，也可能是一个功能强大的工具。但是，我们人类经常犯错，认为某些事物表现出完美的对称性。实际上，这些对称只是人们的错觉，或者是其他事物不经意间造成的偶然结果。
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尽管这个例子并不完美，但是它确实可以说明近似对称的自发性破缺。人们认为，我们现在已经发现的各种力就是源于这种自发性破缺。当系统由高能状态进入低能状态时，就会发生这个过程。高能状态更有可能具有随机性，因此表现出更明显的对称性。与倒在桌子上的铅笔相比，直立的铅笔具有更多的势能。与之类似，加热传统的磁体并使它超过某个温度水平，它就会失去磁性。这是因为在热动能的作用下，磁体内部的磁畴由整齐排列变成了杂乱无序的随机排列。借助数学模型，我们可以将弱核力和电磁力统一起来。在宇宙诞生之初，弱核力和电磁力似乎是统一的，但是，随着宇宙的温度不断降低，对称自发性破缺最终导致这两种力的分离。
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尽管数学模型非常简洁，但是它与我们观察到的现实并不完全吻合。对称理论要求负责传递作用力的玻色子（例如，传递电磁力的光子和传递强核力的胶子）必须没有质量。光子和胶子的确没有质量，但是负责传递第三种力（核裂变时出现的、可以使一种粒子变成另一种粒子的弱核力）的三种粒子都有质量。于是，对称理论似乎被彻底颠覆了。
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对于某些人而言，数学是推动物理发展的全部动力，而对称理论的这些瑕疵令人无法接受，因此他们决定想办法做出补救，以便对称可以继续发挥推动作用。于是，他们提出了一个非常大胆的想法：有没有可能这些携带弱核力的粒子真的没有质量，但是宇宙中却存在一个力场，就像电磁场（以及其他场）那样充斥在宇宙中，为自然界提供另外一种作用力呢？这个力场非常特别，它的唯一作用就是拖曳粒子，使携带弱核力的玻色子产生具有质量的假象。人们以该理论的一个创立者的姓名将其命名为“希格斯场”。
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在用希格斯场打好“补丁”之后，人们发现整个系统中可能还隐藏着一种对称性。唯一的问题是，没有证据可以证明希格斯场的确存在。希格斯场是人们弥补理论瑕疵的应急之举，具有主观随意性，没有得到实验数据的支持。因此，寻找希格斯力的携带粒子——希格斯玻色子的工作具有非常重要的意义。2013年，欧洲核子研究中心的大型强子对撞机实验得出的一些结果在令新闻媒体摸不着头脑的同时，又让这些媒体欣喜若狂，原因是这些实验结果与希格斯玻色子存在的假设并不冲突。但有必要强调一点，所有这些实验结果都是间接证据，而且这套理论无法预言希格斯玻色子的质量到底是多少。
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目前，人们利用数学推导结果搭建而成的模型，在诸多领域取得了实实在在的成绩。例如，在上述对称理论基础上建立的粒子物理标准模型就是一个成功的案例。尽管还有若干问题有待解决，但是它的很多预测与现实高度吻合。然而，这个模型中有很多要素都来自于直接的观察结果，而不是根据主体结构的预测。到目前为止，该模型还无法解释宇宙中暗物质（人们认为，暗物质的数量多于普通物质）的本质，也无法解释对称性和质量的存在原因。我们只知道某些事物表现出某种对称性，或者具有质量，但是无法解释具体的原因。此外，在物质粒子与携力粒子之间也没有发现明显的相关性。
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为了回避其中的某些问题，人们再一次求助于数学工具。在成功应用对称理论的经验的引领下，有人提出了一种叫作超对称的全新对称概念，将这两大类粒子联系到一起。这个理论唯一需要解决的就是“简单化”问题。由于每种粒子都需要找到一种与之相反的超对称粒子，以致标准模型过于复杂。光子、胶子等携力玻色子需要与光微子、胶微子等物质粒子对称，与此同时，电子、夸克等构成物质的费米子也需要有与之对称的携力粒子，即所谓的超电子、超夸克。
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在我创作本书的时候，人们还没有找到任何关于超对称粒子存在的证据。如果这套理论是正确的（目前还没有任何合理的理由可以证明这套理论是正确的），在完美对称的宇宙之中，粒子和它们的超对称粒子就应该具有相同的质量，我们也就可以轻松地探测到超电子的存在。由于至今还没有探测到这些超对称粒子，所以我们必须彻底打破这种对称性，使这些超对称粒子的质量增加至等于或者大于希格斯玻色子的质量。也就是说，如果用大型强子对撞机完成更高能量水平的实验（这是未来的目标之一），就应该可以增加超对称理论发挥作用的可能性，但更有可能会起到反作用。
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然而，对于利用纯粹的数学方法推导出物理理论的“魔术表演”而言，超对称只是一道开胃菜，而在“简单”的超对称理论中加入大量全新内容的弦论才是精心烹制的大菜。从弦论的总体描述来看，这套理论似乎兼具简单、美观这两个特点，但是一旦进行深入研究，就会发现它的复杂程度非常高，难点体现在具体内容上。总的来说，弦论就是用弦这个单一的一维实体来取代那些纷繁复杂的基本粒子。
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就像电子不是小球一样，弦论中的弦显然也不是现实世界中的弦。但是，人们可以通过想象，让这条看似简单的基本实体以不同的方式（例如开弦或者闭弦）发生振动，从而发现所有可观测的粒子（包括物质粒子和携力粒子）。理论学家将抽象数学层层叠加到弦论之上，直到可以自圆其说，但也付出了高昂的代价。刚开始的时候，弦论存在5个主要版本，彼此之间水火不容，但是最后人们将它们统一起来，建立了M理论。
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然而，弦论（或M理论）面临着严峻的考验。其中难度较小的一个考验是，这些理论不适用于包含三个空间维和一个时间维的传统概念，因为它们要求必须有9个（弦论）或10个（M理论）空间维。显然，我们无法看见这些维度。因此，还需要有“补救措施”。于是，它们假设这些看不见的维度都蜷缩成非常小的一团，虽然我们看不见，但是它们依然可以发挥各自的作用。
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弦论面临的一个更大的问题是，它会产生数不清的可能结果。弦论给出的可能解甚至比宇宙中的质子数量还多。结果的数量之多超乎人们的想象，数学却不会告诉我们如何取舍。物理学家马丁·波乔瓦尔德指出，弦论包罗万象，毫无疑问是一种万能理论。而且，弦论没有给出任何可以检测的预言，与现实没有任何联系。
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英国物理学家保罗·戴维斯说：“（由于复杂程度非常高，又缺少预言，因此）研究弦论和M理论的学者们在检验真实性方面都有所欠缺。所有人最后得到的只是猜测。也许，他们在误打误撞之下，闯进了科学圣殿。果真如此的话，说不定哪一天他们就会告诉我们弦论的作用原理。又或者他们从此远离尘世，躲入桃源秘境。”有人认为，他们过于依赖抽象数学。如果利用数学推演理论，最后得到的都是虚无缥缈的空想，那又有什么意义呢？
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数学不一定要与物质世界有相似之处，这不是它与生俱来的使命。原始社会的人费力地掰手指计算山羊或者玉米的数量时，可能会与现实世界形成直接的联系，但是人们很快就发现，负数及其平方根并不存在于我们周围的世界中。然而，即使引入这些量，也没有使数学失去意义。对于研究纯粹数学的人而言，与现实世界脱节不会导致任何问题。例如，纽结理论中的绳结与我们在现实世界中看到的任何绳结都不相同。在拓扑学中，甜甜圈与茶杯并无区别，重要的是如何迎接挑战，证明相互关系，推导出结论。只要不把茶水倒在甜甜圈上，就不会有任何问题。
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在某种程度上，这种自由性可以发挥巨大的威力。在纯粹的数学研究中，现实世界的所有限制条件都无须考虑。不喜欢2 + 2 = 4，是吗？觉得有点儿厌烦？那么，我们可以让2 + 2 = 5，然后看看有什么结果。这个等式在数橘子时可能不成立，但在数学世界里却是完全有可能成立的。与之类似，数学家早就认为三个空间维和一个时间维的限制具有主观随意性。他们发现，把研究工作搬到“相空间”之中，进展往往会非常顺利。就像物体有很多可能的状态一样，相空间的维数也非常多，甚至可以达到上万亿的数量级。这些维度并不存在于现实世界，但是在数学中却可以发挥重要作用。尽管弦论需要用到9或10个空间维度，尽管从技术角度看这些空间维度似乎根本不存在，但在数学家将物理学推向弦论这个研究方向时，这些问题似乎无关紧要。
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说到这里，该哲学家卡尔·波普尔登场了。在当今科学界的权威人士眼中，波普尔似乎已经过时了。这是因为波普尔对科学本质的看法非常极端，公开宣称在科学研究中不应该使用归纳推理的方法。我们在根据已有的不完整观察结果做出各种预测时，使用的工具就是归纳推理。例如，我们推断光速是恒定的，因为根据我们的长期观察，光的传播速度都是恒定的。波普尔称，这个理由并不充分，因为说不定明天光速就会发生变化。没有归纳推理的话，科研几乎寸步难行。因此，波普尔的这个观点显然不切实际。但是，这并不意味着根据他的另一个观点总结出来的简化理论不可靠。
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波普尔认为，任何科学理论都必须可以通过观察予以驳斥。反对波普尔的人通常认为，如果科学理论被任何观察证伪，我们通常就会拒绝接受这些理论，因此我们在应用波普尔的这个研究成果时必须非常谨慎，知道在什么时候、什么情况下才可以摒弃某个理论。波普尔的证伪机制在应用时显然要受到某些限制。在提出正式的质疑之前，我们必须认真检查，还需要重复证伪的过程。尽管如此，我们仍然有足够的理由断言，我们还是需要对付所谓的“隐形恶龙”，而且很多依据纯粹数学推导得出的现代物理学理论都难逃这个命运。
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从隐形恶龙说可以看出科学必须接受波普尔原则的检验。设想某人说“我的车库里有隐形恶龙”，然后请科学家核实这句话。科学家肯定看不见这些恶龙，触摸的方法也不能用，因为触摸恶龙会有危险。此外，恶龙可以飞翔，躲开科学家的触摸。也许科学家可以把面粉撒到地上，以便寻找恶龙的脚印。但是，这个人说，他车库里的恶龙非常特殊，都没有质量，也就是说，它们不会留下脚印。于是，科学家打算使用红外探测仪。但是，这个人又说，恶龙有非常好的热绝缘性。于是，科学家又打算探测恶龙移动时引起的空气振动，但是这个人说恶龙都是通过量子隧穿移动的，根本不会扰动空气。
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由于没有办法观测到这些隐形恶龙，所以用科学的手段不可能发现这些恶龙。但是，这并不意味着这些恶龙不存在。恶龙有可能真的存在，而且它们有能力逃避所有的侦测手段。我们既不可能通过观察证明这些恶龙不存在，也没有办法对其进行科学研究。即使这个人可以创建出简明有效的数学工具，并证明他的车库里应该有隐形恶龙，情况也不会改观。
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也许我们会感到奇怪，为什么波普尔要求理论可以被驳斥呢？在上面的例子中，那个人希望证明自己家的车库里有恶龙。但是，只有反面证据才具有确定性。即使在车库里找到爪痕，也不能确定它们就是恶龙留下的。那个人可以趁科学家不在场的时候，伪造出这些爪痕。但是，如果恶龙存在说提出了一个可以验证的预言，验证结果表明这个预言绝对是错误的，我们就可以判断恶龙存在说是不正确的。也就是说，除非结合失败的预言对理论进行修改，否则这个理论就是不正确的。真正的科学经常会遭遇预言失败的情况，因此，波普尔的这个方法在实际应用中有时会遭遇困难。然而，这些困难无法抹杀它的价值。
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科学常常无法提供证据。“事实”不足为凭，我们需要的是“证据确凿的理论”。黑天鹅就是人们经常援引的一个例子。在几百年时间里，欧洲人一直认为世界上只有白天鹅，因为人们观察到的所有天鹅都是白色的，也就是说，所有证据都支持“所有天鹅都是白色的”这个说法。但是，这个证明并不科学。的确，我们看到的所有天鹅都是白色的，但是这个事实无法证明所有的天鹅都是白色的。如果有人从澳大利亚带回一只黑天鹅，就可以证明“所有天鹅都是白色的”这个说法绝对是错误的。（至少，我们需要换一种更加严谨的说法：“欧洲所有的天鹅都是白色的。”）
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