如果终极理论在我们有生之年被发现，那是多么不可思议啊。终极自然法则的发现将标志着人类智力史的间断，标志着自从17世纪近代科学肇始以来最漂亮的理论已经出现。我们现在能想象出那是什么样子吗？——温伯格

超弦理论的根本性难题在于，这一理论的实验验证似乎超出了我们目前的技术水平。事实上，该理论预言所有力的统一出现在普朗克能量（即10^28电子伏特）量级，这个能量大约是现在从我们加速器中可获得能量的10^15倍。

这还意味着，十维理论不是通常意义下的理论，因为以我们现在的技术水平，它是不可验证的。于是，产生了这样的问题∶因缺乏实验证明而被取代的某种物理原理，其本身美吗？

哈佛大学的诺贝尔奖得主格拉肖带头发对超弦理论。他发誓不让这些理论进入哈佛大学，却未能如愿。格拉肖的观点肯定得不到别的诺贝尔奖得主如盖尔曼和温伯格的赞同。物理学家温伯格说，“该理论为终极理论提供了我们唯一的候选者来源”。

为了理解这场涉及所有力统一的争论的意义，也为了理解它的实验验证问题，考虑以下“宝石寓言”的类比。

比如说，一开始是一颗十分美丽的宝石，它在三维中完全对称。然而，这颗宝石是不稳定的。一天，它炸裂开来，把碎片炸向四面八方，它们最终下落到平面国二维世界之中。好奇的平面国居民着手探究重组碎片。他们把原来的爆炸称为“大爆炸”，但他们不明白这些碎片为什么散落到他们的世界。最后，有两类碎片被认出来∶一些碎片有一面被打磨光滑，平面国人把它们比作为“大理石”∶另一些碎片完全是凹凸不平和丑陋的，一点也不规则，平面国人把它们比作为"木头"。

多年之后，平面国人分成两个阵营。第一个阵营开始把打磨过的碎片拼起来。慢慢地，有些磨光的碎片开始拼合在起。这些平面国人对这些磨光的碎片怎么被组合起来大为惊讶，他们相信必定有一种有力的新型几何在起作用。这些平面国人称他们部分组合的碎片为“相对论”。

第二阵营的人设法拼凑那些凹凸不平、不规则的碎片。他们也在找出这些碎片中的模式方面取得了有限的成功。然而，凹凸不平的碎片只组成了一个较大的、甚而更不规则的团块，他们称之为标准模型。没人从称为标准模型的丑陋团块中受到启发。

然而，经过多年艰苦卓绝地努力把各种碎片拼合到一起，似乎无法把磨光的碎片与凹凸不平的碎片拼合起来。

于是有一天，一个足智多谋的平面国人偶然想出一个绝妙的主意。他宣布，如果把两块碎片“向上”移动到他称之为第三维的地方，它们就能够拼成一块。大多数平面国人对这种新的处理方法困惑不解，因为没人能理解"向上"是什么意思。然而，他能够用计算机证明“大理石”碎片可以被视为一些物体的外部碎片，因此被磨光，而“木头”碎片则是内部碎片。当两种碎片在第三维中被拼在一起时，具有完美三维对称性的光芒四射的宝石。这两组碎片之间的人为差别，被纯几何一举解决了。

然而，这个解留下了几个没有得到回答的问题。一些平面国人仍然想要这些碎片拼成宝石的实验证明，而不仅仅是理论计算。这一理论给出了建造大功率机器的能量的数量级，这台机器将把这些碎片“向上”提离平面国，在三维空间中拼合。但这所需的能量，大约是平面国人可供最大能量的10^15倍。

对于某些人而言，理论计算就足够了。即使缺乏实验证明，他们觉得"美"对于解决统一问题是绰绰有余的。他们指出，历史一再表明，对大自然中最难问题的解乃是最美的解。他们还正确地指出，三维理论无敌。

然而，其他一些平面国人发出了怒吼。他们愤怒地说，不能被检验的理论不是理论。他们声称，检验这个理论将徒劳无益地耗费最好的头脑，浪费有价值的资源。

平面国以及真实世界中的这场争论，将持续一段时间，这是一件好事。正如18世纪哲学家儒贝尔（Joseph Joubert）所言，"没有解决问题先争论问题，比没有争论问题就解决问题更好。”

18世纪英国哲学家休谟以提出每一个理论都必须建立在实验基础之上这一命题而闻名，他茫然不知人们如何能实验验证创世理论。他指出，实验的核心是可重复性。除非实验可以在不同地点和不同时间多次得到重复，并且得到同样结果，否则理论就是不可靠的。但是人们怎么能完成一个创世本身的实验呢？由定义可知，创世不是一个可重复的事件，所以休谟必定得出结论，证明任何创世理论是不可能的。他声称，科学能回答除创世之外的关于宇宙的几乎所有问题，创世是唯一一个不能被重复的实验。

未建成的SSC项目

在某种意义上，我们正遇到休谟在18世纪所确认的这一问题的现代翻版。问题依然相同∶重新产生创世所需的能量，超过了地球上任何可利用的能源。然而，尽管在我们的实验室里直接实验证明十维理论是不可能的，但有好几种间接处理这个问题的方法。最合理的处理方法是利用超导超级对撞机（简称SSC）找到一些亚原子粒子，这些亚原子粒子显示超弦特殊的特征，如超对称性。虽然SSC不能探测普朗克能量，但它可能给我们提供超弦理论正确性的坚实的间接证据。

SSC（已被可怕的政治对抗所扼杀）将是一·架真正庞大的机器，是最后一架这类机器。当人约于2000年它在德克萨斯州达拉斯建成时，它将由80千米长的巨型管道组成，管道周围由巨大磁体所包围（如果其中心位于曼哈顿，它将会延伸到康涅狄格州和新泽西州）。将有3000多名专职和访问科学家与工作人员进行实验，并分析从这架机器得来的数据。

SSC的目的，是激励这条管中的两束质子，直到它们的速度接近于光速。因为这些质子束沿顺时针和逆时针方向传播，当它们达到其最大能量时，使它们在管内对撞是一件简单的事。质子之间彼此碰撞达到40万亿电子伏的能量，从而产生可由探测器分析的大量亚原子残骸。大爆炸本身之后，这种碰撞再没有出现过（故SSC的绰号是"透视创世之窗"）。在这些残骸中，物理学家希望找到奇异亚原子粒子，这些粒子将阐明物质的最终形式。

如果超对称粒子最终被发现，那么我们将有一线生机看到超弦本身的残迹。即使超对称粒子的潜在发现将不证明超弦理论的正确性，它仍将有助于安抚怀疑论者，这些人说没有一丝关于超弦理论的物理学证据。

SSC无从建成，从而将无从探测到这样一些粒子，它们是超弦的低能共振，那么，另一种可能就是测量宇宙线的能量，这些宇宙线是高能亚原子粒子，它们的来源仍然不知道，

但必定是远远地处在我们星系之外的太空。例如，虽然没人知道宇宙线来自何方，但是它们所具有的能量超过了在我们实验室中发现的任何东西的能量。与原子对撞机中产生的受控射线不同，宇宙线不能按要求产生精确的能量。

宇宙线首先于80年前由耶稣会会士伍尔夫在巴黎埃菲尔铁塔顶部进行的实验所发现。从20世纪初到20世纪30年代，英勇的物理学家乘气球或翻山越岭以获得宇宙线的最佳测量结果。但是宁宙线研究在30年代开始衰落，当时劳伦斯发明了回旋加速器，在实验室里产生了能量比最强的宇宙线还高的受控束。例如，能量达到1万万电子伏的宇宙线就像雨点那样平常。然而，劳伦斯的发明造就了超过该能量10倍至100倍的庞大机器。

幸运的是，自从伍尔夫首次把带电容器放在埃菲尔铁塔上，宇宙线实验已经发生了剧烈变化。高能宇宙线击中大气时，击碎了大气中的原子。这些碎片又产生了破碎原子或离子的簇射，它们可用地上的这一系列探测器来探测。

到月前为止，已被探测到的最高能量的宇宙线具有10^20 电子伏的能量。这个数字非常惊人，它是SSC所能产生的能量的1000万倍。虽然这个能量仍然比探测第十维所需的能量小1亿倍，但是我们希望银河系中的黑洞深处产生的能量将接近于普朗克能量。我们将发现探索第十维的最终探测器可能在外太空中。

历史上，物理学家曾经多次宣布某个现象是“不可检验的"或"不可证明的"。但亦有另一种态度，科学家们可以认真对待普朗克能量难以得到，在普朗克能量附近进行可能的间接实验，从而作出意料之外的突破。

19世纪，一些科学家宣布了解恒星的构成永远超出了实验能力。1825年，法国哲学家和社会评论家孔德在他所著的《实证哲学教程》中宣称，由于恒星距我们极遥远，因此我们除了知道恒星是天空中不可到达的光点，此外一无所知。他宣称，19世纪或其他任何一个世纪的机器，都没有足够的力量逃脱地球到达恒星。

虽然确定恒星的构成似乎超出了任何科学的能力，但德国物理学家夫琅禾费用棱镜和分光镜分离从遥远恒星发出的白光，确定这些恒星的化学组成。因为恒星中每一种化学元素发出一个特征“指纹”，或叫光谱，对于大琅禾费而言，不难完成这件“不可能”的事，并确定氢是恒星中最丰富的元素。

大气上方（黄色）和地表（红色）的太阳辐照光谱。

因此，解决问题的关键观测在于来自恒星的信号，而不在于直接的测量。同理，我们可以希望，从普朗克能量发出的信号（可能是从宇宙线，亦可能是一个未知来源），而不足从巨大的原子对撞机进行直接测量，可能足以探测到第十维。

“不可检验”思想的另一个例子，是原子的存在性。19世纪，原子假说被证明是认识化学和热力学定律中的关键一步。然而，许多物理学家拒绝相信原子存在。它们可能只是一种数学手段，碰巧它给出了对这个世界的正确描述。例如，哲学家马赫就不信原子存在，认为它只是作为一个计算工具。

甚至今天，由于海森伯不确定性原理，我们仍然不能直接拍摄原子的照片，虽然现在已有了间接方法。

然而，1905年，爱因斯坦却给出了原子存在的使人信服的（虽然是间接的）证据。当时他证明，布朗运动（即悬浮在液体中的花粉粒子的无规运动）可以被解释为花粉粒子与液体中原子之间的无规碰撞。

同样，我们可能希望尚未被发现的间接方法给出第十维物理的实验证明。我们不指望给第十维拍照片，而应当满足于它的“影子”的照片。这种间接方法将仔细地分析从原子对撞机来的低能数据，以判断是否十维物理以某种方式影响了低能数据。

物理学中第三个“不可检验”思想，是难以捉摸的中微子的存在性。

1930年，物理学家泡利假设了一个新的看不见的粒子，他称之为中微子（电中性），目的是解释某些放射性实验中似乎破坏了物质和能量守恒的消失的那部分能量。虽然泡利意识到，中微子几乎不大可能用实验观察到。因为它们与物质的相互作用相当微弱，因此相当难观察到。例如，如果我们造一块硬铅，把它从太阳系拉伸几光年到半人马座a，把它放置在中微子束的路上，一些中微子仍会从另一端穿出来。中微子能穿过地球，就好像地球根本不存在一样，事实上，从太阳发出的无数的中微子一直在穿过你的躯体，甚至在黑夜里亦如此。泡利承认∶“我犯了一个你天大罪，我预言了永远观察不到的一种粒子的存在。”

虽然中微子曾被认为是“不可检验”的，因为它几乎不与其他物质相互作用，但今天原子对撞机时长产生一束中微子，用从核反应堆中发出的中微子做实验，在地表深处矿井中探测它们的存在性。

事实上，当一颗壮观的超新星于1987年照亮南半球太空时，物理学家们注意到一串中微子穿过了他们深埋在矿井中的探测器。这是中微子探测器第一次被用来进行至关重要的天文学测量。

在短短30年中，中微子已从一个"不可检验的"思想转变成了现代物理学的一匹役马。

从科学史的长远观点来看，可能有一些乐观的理由。M理论创始人威滕确信，科学有朝一日将能够探测到普朗克能量。在19世纪，水为什么在100度沸腾这一问题无望地不可企及。如果你告诉19世纪物理学家，到20世纪你能计算这个问题，这听上去像一个童话。量子场理论如此之难，以至于25年来没人完全相信它。

天文学家爱丁顿甚至质问，科学家在坚持一切事物都应接受检验时，他们是否说过了头∶他写道∶“科学家普遍表示他的信念基于观察，而不是理论，但我从没有碰到将它付诸实施的人。观察是不够的，理论在决定信念中有重要的作用。狄拉克更加直截了当地说∶“方程有美感比方程与实验相符更加重要”。

从法拉第和麦克斯韦的工作到爱迪生实际利用电磁力，大约花费了70年。现代文明仍然主要依靠控制电磁力。核力在接近世纪之交被发现，现在，我们仍然没有办法在聚变反应堆中成功地控制它。下一步，要想利用统一场论的威力，我们的技术需要更大的飞跃，但那将叫能具有非常重要的意义。

根本性问题在于，我们正促使超弦理论解答关于日常能量的问题，即它的“天然归宿”位于普朗克能量。这个巨大的能量，只有在创世那一时刻才释放出来。换言之，超弦理论天生是一种创世理论。好比笼中的猎豹，我们为了取乐要求这个雄健的动物为我们唱歌跳舞。猎豹真正的家是广袤的非洲平原。超弦理论真正的“家”是创世时刻。然而，如果我们的人造卫星足够先进，或许有一个最终的“实验室”，我们在此能用实验探测超弦理论的天然归宿，这就是创世的回声。