丟失的連接

20世紀，誕生了兩個凌駕于其他理論之上的偉大理論——量子力學（解釋三種亞原子力上取得了巨大成功）；愛因斯坦的引力理論，也稱廣義相對論。從某種意義上看，這兩種理論相互對立——量子力學致力于非常小的世界，原子、分子、質子和中子；相對論控制非常大尺度的物理，宇宙尺度上星星和星系的物理。

對物理學家來說，原則上，我們可以從這兩種理論得出人類對物理宇宙的知識總和。但本世紀最大的難題之一是，這兩種理論是如此的不相容。事實上，在本世紀，世界上最偉大的思想家將量子力學和廣義相對論結合起來的所有嘗試全部失敗。阿爾伯特·愛因斯坦在他生命的最后30年一直尋求包含重力和光的統一理論，依然以失敗告終。

這兩個理論都在自己特定的領域里取得了驚人的成功。例如，量子力學在解釋原子的秘密時沒有對手。量子力學揭開了核物理的秘密，釋放了氫彈的能量，解釋了從晶體管到激光器每個器件的工作原理。事實上，這個理論非常強，如果我們有足夠的時間，我們可以通過計算機預測化學元素的所有性質，而不必進入實驗室。然而，盡管量子力學在解釋原子世界時取得了巨大成功，但它在試圖描述重力時卻遭遇了巨大失敗。

另一方面，廣義相對論在它自己的領域：星系的宇宙尺度取得了巨大成功。黑洞，物理學家認為，這是一顆巨大的垂死恒星的終極狀態，廣義相對論對此作出了眾所周知的預測。廣義相對論還預測，宇宙最初是在大爆炸中開始的，它使星系以巨大的速度彼此分離。然而，廣義相對論卻完全不能解釋原子和分子的行為。

因此，物理學家面臨著兩種截然不同的理論。每種理論都采用了一套不同的數學，且都在自己的領域內做出了驚人的精確預測。同時，它們又非常獨立且截然不同。

這好比大自然創造了一個有兩只手的人，右手看上去與左手完全不同，功能也不同且獨立。對那些堅信自然最終必定簡單優雅的物理學家來說，這是一個謎，他們無法接受大自然會以如此怪異的方式運作。

這正是超弦要解決的問題，它能解決這兩個偉大理論的結合問題。事實上，量子力學和相對論，是使超弦理論成立的必需。超弦是第一個也是唯一能使量子引力理論有意義的數學框架。這就好像科學家在過去60年里一直試圖組裝宇宙拼圖，突然注意到自己忽視了一個小片——超弦。