黑胚：M理論的卓越成就
當(dāng)其他類型的力不存在時，所有受引力作用的系統(tǒng)都會坍縮成黑洞。地球之所以沒有被它自身的重量壓垮，是因為構(gòu)成它的物質(zhì)很硬，這硬度來源于電磁力。同樣，太陽之所以沒有坍縮，也只是因為太陽內(nèi)部的核反應(yīng)產(chǎn)生了巨大的外向力。假如地球和太陽失去這些力，就會在短短的幾分鐘之內(nèi)收縮，且越縮越快。隨著收縮，引力會增加，收縮的速度也隨之加快，從而將它們吞沒在逐步上升的時空彎曲里，變成黑洞。從外部看黑洞，那里的時間好像停止了，不會看到進(jìn)一步的變化。黑洞所代表的，就是受引力作用系統(tǒng)的最終平衡態(tài)，該態(tài)相當(dāng)于最大的熵。盡管目前對一般的量子引力尚不明了，霍金(StephenHawking)卻利用量子論，成功地對黑洞提出了一個熵的公式。這個事實，有時被叫做黑洞悖論。
在廿多歲就解決規(guī)范場量子化問題的荷蘭理論物理學(xué)家胡夫特(G.t'Hooft)，曾向弦學(xué)者提出關(guān)于弦論為何沒能解決黑洞問題的質(zhì)詢。當(dāng)時人們并不明白，這究竟是詰難，還是鼓勵？然而，在弦論演化成M理論之際，所有的疑問很快消散了。胡夫特這位物理感覺十分敏銳的天才，在山雨欲來之際聽到了雷聲，但他也沒能預(yù)見到，來的是何等樣一場風(fēng)暴！
在某些情形下，Dp胚可以解釋成為黑洞，或者更恰當(dāng)?shù)卣f是黑胚，即是任何物質(zhì)(包括光在內(nèi))都不能從中逃逸的客體。于是，開弦可以看成是有一部分隱藏在黑胚之中的閉弦?？梢詫⒑诙纯闯墒怯?個緊致維的黑胚構(gòu)成的,從而M理論將為解決黑洞悖論提供途徑?；艚鹫J(rèn)為黑洞并不是完全黑的，它可以輻射出能量。黑洞有熵，熵是用量子態(tài)數(shù)目來衡量的一個系統(tǒng)的無序程度。在M理論之前，如何清點黑洞量子態(tài)數(shù)目，人們束手無策。斯特龍明格(AndrewStrominger)和瓦法(CumrunVafa)利用Dp胚方法，計算了黑胚中的量子態(tài)數(shù)目。他們發(fā)現(xiàn)，計算所得的熵與霍金預(yù)言的完全一致。這無疑是M理論取得的又一項卓越成就。
10維弦論緊致化到4維的方式有成千上萬種，不同方式產(chǎn)生出4維世界中不同的運行機制。于是，不信弦的人認(rèn)為，這根本就沒作預(yù)測。然而，在M理論中，黑胚有望解決這一難題?，F(xiàn)已證明，當(dāng)黑胚包繞著一個洞收縮時，黑胚的質(zhì)量將會消失。這一性質(zhì)將對時空本身產(chǎn)生絕妙的影響，它將改變經(jīng)典拓?fù)鋵W(xué)的法則，使得時空拓?fù)浒l(fā)生變化。一個帶有若乾洞的時空，可以想象成一塊滬上的早點——蜂糕。在黑胚作用下，它變成了另一塊蜂糕，即變成了另一帶有不同數(shù)目洞的時空。利用這一方法，可以把所有不同的時空聯(lián)系起來。這樣，對弦緊致問題的詰難，就容易解決了。M理論最終將依照某種極值原理，選擇一個穩(wěn)定的時空，弦就在這個時空中生存下來。接下來便是，振動著的弦將產(chǎn)生人類已知的粒子和力，也就是產(chǎn)生出人類所處的現(xiàn)實世界。
仍然是個未決問題
盡管M理論已取得累累碩果，然而種種跡象表明，已經(jīng)窺見的不過是些“雪泥鴻爪”而已，最深層的奧秘尚待揭示，什么是M理論的真面貌，仍然是一個未決問題。盡管M理論的成功，使弦論學(xué)家擺脫了昔日的困境，但他們必將以“往日崎嶇還記否？路長人困蹇驢嘶。”來勉勵自己3，希望在今后幾年中發(fā)現(xiàn)M理論的真面目。
美國學(xué)者蘇什金(LeonardSusskind)等人，進(jìn)行了一次新嘗試，他們稱M理論為矩陣?yán)碚?英語中矩陣一詞，也是以M開頭的)。試圖給M理論下一個嚴(yán)格的定義。矩陣?yán)碚摰幕A(chǔ)是無窮多個0胚(也就是粒子)，這些粒子的坐標(biāo)(即時空位置)不再是通常的數(shù)，而是相互之間不能對易的矩陣。在矩陣?yán)碚撝?，時空本身成了一個模糊的概念，這一方法使物理學(xué)家大為振奮。施瓦茨呼吁大家關(guān)心這些研究，同時指出矩陣?yán)碚摵幸粋€重要的未決問題：“當(dāng)多個空間緊致維數(shù)出現(xiàn)時，在矩陣?yán)碚撝杏铆h(huán)面Tn緊致化將會遇到困難，或許會找到更好的緊致化方法，否則新的研究是必要的?！?
愛因斯坦說：“關(guān)于這個世界，最不可理解的是，這個世界是可以理解的?！苯裉?，對于M理論，最不可理解的是，它居然已經(jīng)把理解世界推進(jìn)了一大步。
