睡床上的地下城: 番外篇－淺談弦理論
因為有讀者反映想了解何謂弦理論，所以這一篇與故事無關，只是純粹簡單介紹一下弦理論的背景。
萬有理論
說到弦理論，首先不能不提及的就是萬有理論（Theory of Everything）。萬有理論顧名思議是一個能夠解釋宇宙所有現象的理論，從古希臘時代已經有類似的概念，但到了１９世紀才算是真正的開始。
當時物理學家發現大自然很多作用力如彈力、摩擦力都能被統一為粒子之間的「電力」；其後馬克士威方程組更成功將電力與磁力統一成為「電磁力」。直到現在，物理學家相信大自然有四種最原始的作用力，分別是：重力、電磁力、強核力、弱核力。
隨著對宇宙大爆炸的研究所得，在宇宙最早期的階段，四種作用力應被統一為單一作用力才對。換言之，若然找到「萬有理論」，就能夠理解宇宙大爆炸的初期狀態，甚至是宇宙起源等等的奧秘。
因此，能夠統一大自然四種作用力的「萬有理論」，就是每位物理學家一直追求的夢想。
四種作用力當中，重力算是比較為人熟識的。重力又叫引力，由月球圍繞地球公轉，到人類跳起來會跌回地面，一切都是重力的影響。
關於重力，物理學界有一本聖經叫做「廣義相對論」。愛因斯坦把重力描繪為時空的扭曲，並完美地解釋了一切關於重力的現象；他甚至提出了眾多關於重力的預言都一一實現，包括重力波的發現大家可能依然記憶猶新。所以廣義相對論絕對是計算重力的最有效工具。
至於其餘三種作用力，物理學界則有另一對應的手冊叫做「量子力學」。與廣義相對論一樣，量子力學的「標準模型」同樣經過數學上的反覆驗證，亦有提出不同的預言都是相繼被證實，包括幾年前希格斯玻色子（別稱「神的粒子」）的發現，更令量子力學基本上把電磁力、強核力、弱核力這三種基本作用力統一起來。
然而，不論是廣義相對論，抑或是量子力學，它們都無法統一四種基本作用力，它們都不是物理學家一直追求的萬有理論。
物理學家嘗試過把重力量子化，將重力描述為「重力子」的能量交換，卻一直無法證實重力子的存在。另一方面，廣義相對論在微觀尺度下會出現「重力奇點」，即體積無限小、重力無限大的一個點。重力奇點是廣義相對論的弱點，因此物理學家一直找不到重力量子化的計算方式。
另一方面，據說愛因斯坦的遺體在書房被發現時，在他桌上散落一堆關於「統一場論」的筆記。統一場論是愛因斯坦嘗試統一重力和電磁力的方法，直至臨死前的一刻，他依然醉心尋求萬有理論，卻終歸沒有結果。
就連愛因斯坦一般的天才都無法找到萬有理論，物理學界對於萬有理論彷彿只是夢想一般的存在。
弦理論的出現與消失
事實上很多科學的發明都是偶然的產物。在２０世紀初，因為弱核力與強核力相繼被發現，物理學家覺得要統一四種作用力變得非常困難，繼而紛紛放棄研究所謂的萬有理論。
關於新發現的兩種作用力：弱核力主宰了原子的放射性現象，而強核力則是負責把原子內的基本粒子牢牢粘在一起。這兩種作用力對於當時的物理學家來說都非常新鮮，於是出現了相當多關於它們的研究；當中一種叫「散射矩陣」的理論可算是十分熱門。
最初物理學家只是利用散射矩陣來計算強核力，並且一直持續了好幾十年。到了１９６８年，更有一位物理學家維內奇諾（Veneziano）發現能夠用歐拉貝他函數（Euler Beta Function）來計算原子核內的強作用力。只不過他一定沒有想過，原來自己的發現會帶來以後巨大的影響。
時間來到七十年代，當時有兩位物理學家施瓦茨（Schwarz）和謝克（Scherk）。他們二人注意到維內奇諾的理論不僅能夠用來描述強核力，其函數中出現類似橡皮圈的「弦」更加能夠將重力量子化──亦即是大家夢寐以求的萬有理論。
正如前文所說，物理學家一直認為物質最基本的單位應該是一個「點」。而在最少尺度入面，點與點之間的距離是無限小，於是出現了重力曲率無限大的重力奇點。可是弦理論說，物質最基本的單位應是一條能量弦才對。這個能量弦本身就有維度，跟點不一樣，因此它們在最少尺度入面的距離不會是無限小，重力量子化所產生的無限大問題亦得以解決。
於是施瓦茨和謝克滿懷期待，在１９７４發表了他們弦理論的雛型。
可惜事與願違，他們二人主張的弦理論沒有得到其他物理學家的支持。及後他們雖然有嘗試修正弦理論的錯漏，並加入「超對稱性」再發表了「超弦理論」，但依舊沒有被其他物理學家重視。原因除了他們的超弦理論不能自洽之外，他們所提倡的理論只能夠在十次元以上的空間才能夠確立，明顯地違反了一般人的常識。
其實在數學裡面高次元的計算很常用到。因為對於數學家來說，次元只不過是一個數字，他們能夠計算三次元座標的數學，也能夠計算十次元座標的數學。而且越高次元就代表有越大的空間讓數學家去計數，事實上愛因斯坦也是加入時間作為第四次元才能夠完成他的相對論。
可是這一次不一樣，超弦理論除了現有的四次元時空，還需要六個額外的空間維度。這令到其他物理學家無法相信超弦理論，更會打趣笑問施瓦茨他們：「今天又生活在第幾次元呢？」
結果超弦理論以一個很悲劇的方式離開了學術的舞台。１９７９年，在得不到主流認同之下，超弦理論的其中一個創始人謝克因為過量的糖尿藥注射被發現倒斃在自己的老家。當時只有３４歲的謝克，據說他終日埋首研究如何證實超弦理論而變得鬱鬱寡歡，所以有指他的死並不是意外，可能是自殺也說不定。
超弦理論革命
在謝克死後的數年，雖然超弦理論得不到學界的支持，但還有少數人相信超弦理論的可能性。
這種堅持終於在１９８４年得到回報。這次施瓦茨換了拍擋，與另一位物理學家格林（Green）運用特殊正交群的技巧，從數學上證明了超弦理論的自洽性。加上同期丘成桐證明了卡拉比猜想，亦間接說明了超弦理論入面，六個額外維的合理性。根據卡拉比－丘流形，額外維度必然會出現「緊緻化」，因此現實世界裡面即使有十次元，其額外維度亦會收縮成為非常細小的維度，以至我們無法察覺額外維度的在。
還有當時其他一連串的發現，一下子就令到超弦理論變成了物理學界的新寵兒；媒體大幅報導超弦理論是萬有理論的最有力候補，後來這十年間亦稱之為第一次弦論革命。
在第一次弦論革命的時期，眾多物理學家爭相研究這個一度被拋棄的理論，各種計算亦應運而生。但超弦理論有一個奇怪的地方，就是依據不同類型的弦，會產生不同類型的超弦理論。當中各種超弦理論有相似之處，亦有矛盾的地方。這就引發了一個很嚴重的問題。
記得萬有理論最初的定義嗎？就是單一的理論去解釋世上所有的奧秘。然而超弦理論本身就不只一條理論，這樣又怎能稱為萬有理論呢？
各種超弦理論的爭議一直持續到９０年代初，直至維騰（Witten）的再次出現才劃上了句號。維騰可算是當代其中一位最偉大的物理學家，亦是歷史上唯一一位獲得菲爾茲獎（相當於數學界的諾貝爾獎）的物理學家。其實他在第一次弦論革命已經有相當大的貢獻，在第二次弦論革命更加變成了主角。
１９９５年，維騰在一次超弦理論的會議上面發表了Ｍ理論。Ｍ理論在超弦理論之上再加上一個維度，並成功證明了現有各類型的超弦理論都是Ｍ理論的其中一個變種而已。
正因為他提出的１１次元的Ｍ理論成功統一各類超弦理論，學界內越來越多人相信超弦理論的正確性，這就是第二次弦論革命。
弦理論的挑戰
現在廣義的弦理論包括了超弦理論以及Ｍ理論，至於最原始的弦理論則稱為玻色弦理論以作分別。
作為最接近萬有理論的存在，弦理論一直以來都受到不少學者的挑戰，包括來自霍金的質問。
霍金曾經指出現有的理論無法正確計算出黑洞熵（可理解為黑洞溫度），包括弦理論亦無能為力，所以不可能是萬有理論。可是這種思考實驗反而激勵了弦理論的發展，以致後來有學者成功利用弦理論入面主張的額外維度，準確無誤地計算出霍金所要求的黑洞熵。
之後霍金也提出過資訊將會永遠消失於黑洞的悖論，卻同樣推進了弦理論內叫做「全像原理」的分支，成功證實霍金的黑洞資訊悖論為錯誤。結果，最後霍金亦認同弦理論確實是最接近萬有理論的候選者。
直至現在，弦理論經歷了眾多試驗，至少證實在數學上是正確的。不過弦理論有太多部分無法證實，包括是十次元抑或是十一次元的存在。傳統上，不能證偽的學問都稱為偽科學，所以亦有不少質疑聲音認為弦理論不是正統的科學。
事實上弦理論還有很多不可思議的分支理論，包括關於重力的描述。物理學家一直不明白為何重力比起其餘三種自然作用力都要弱得多；而弦理論就解釋，因為重力是唯一能夠穿越不同次元的作用力，所以停留在三次元的效果比較弱。然而，這說法以現在的科技也是相當難去證實的。
另外弦理論的膜宇宙學也是弦理論在數學上的其中一個分支。他們認為我們的宇宙其實是依附在一個更高次元的膜上面，可稱為宇宙膜。宇宙膜之間的接觸就是蟲洞，互相碰撞就是宇宙大爆炸。
由此可見，弦理論所涉及的宇宙起源等等根本難以證實。不過還是有更多的蛛絲馬跡能夠加強弦理論的正確性。其中一個就是關於弦理論當中的超對稱性。
物理學家相信每種粒子都應該有它的「超對稱粒子」，亦即是自旋相差１／２但其他屬性如電荷等等都是相同的粒子。因為有了超對稱粒子，超弦理論才能避免超光速的問題。於是歐洲核子研究組織的大型強子對撞機，亦即發現「神的粒子」的粒子加速器，到了現在仍然不斷進行實驗希望找到超對稱粒子的證據。
哲學家維根斯坦說過，世界的意義必定在世界之外。也許這個難以被證實的弦理論的確是能夠解釋世界所有奧秘的萬有理論。