（《现代物理知识》稿子，勿转）
从纯粹理论的角度，我们对M理论的了解可以说还非常原始。我们知道这个理论应该存在，因为它的存在性与弦论以及弦论的对偶一致，我们却不知道如何用数学语言来表述这个理论的逻辑结构。这种尴尬的局面过去在物理学史上从来没有出现过。我们熟悉的物理学发展的模式是，要么实验将我们引向新概念和新的物理结构，要么旧的理论与实验发生矛盾迫使我们修改它。现在的情况是，我们已经知道存在一些逻辑上自洽的量子引力理论，即多种多样的弦论，但我们并不知道这些理论和现实世界的联系。不仅如此，这些理论之间并不互相独立，统一在一个未知的逻辑框架下，这个逻辑框架叫做M理论，虽然还没有人能够写出一个数学上完整的M理论。
弦论家们在十年前别无选择，只能从逻辑上尽量了解M理论的一些动力学，以期有一天能够完整地写出M理论的表述来，再进一步研究它与现实世界的关系和其他有趣的物理推论。1996年，想这么做的人并不多，因为那个时候大家都在忙于寻找更多的弦论对偶的例子，以及忙于研究D膜的动力学性质。当时在罗格斯大学的几位有眼光的人开始寻找M理论的逻辑结构，有班克斯（Thomas Banks）和申科（Steven Shenker）。他们和另外两位弦论家开始觉得D膜可能被用来构造M理论，因为那时大家普遍觉得D膜可能是弦论中所有的自由度了，因为很多黑洞都可以用D膜来构造了。96年10月，一篇用矩阵理论来表述M理论的文章就出笼了，在这篇文章出现之后，很多人将信将疑，因为文章中的一些基本想法看起来既不新奇也不熟悉。
矩阵理论的一些概念，如无限动量参照系，研究弦论的资历稍短的人的确不够熟悉，因为这个概念脱胎于60年代的强子的部分子模型。在60年代，由于强相互作用看起来很复杂，而在高能散射实验中，这种过程又有一些标度律出现，费曼建议，在这些过程中，可以假想有很多部分子参与相互作用，每个部分子带有一个基本的向前动量。如果我们假想给一个强子以无限大的动量，那么这个强子可以看成由无数个部分子组成。后来人们发现，费曼的部分子其实就是夸克和胶子。矩阵理论的提出者之一萨斯坎德（Leonard Susskind）就是积极参与研究部分子的人之一，所以，在矩阵理论中，他应该是无限动量参照系的提出人。与部分子模型类似，在M理论的矩阵理论中，带有基本向前动量的自由度是一个M理论的部分子，如果我们将动量方向的那个空间紧化，成为一个圆，这个部分子不是别的，正是D粒子，即空间为零维的D膜。矩阵理论的大胆之处不仅是利用了无限动量参照系，还假定了D粒子之间的相互作用完全是D膜的低能相互作用，这些相互作用完全可以用矩阵动力学来描述。简单地说，理论中有9个矩阵，当这些矩阵可以同时对角化的时候，矩阵的对角元就是D粒子在垂直于动量方向9个空间方向上的坐标（M理论中有10个空间方向）。当然，D粒子还有自旋，所以在9个矩阵之外，还有一些费米矩阵。
我前面说这个理论又不够新奇，有两个原因。一是，D粒子的低能动力学大家都知道了；二是这个理论在很久以前还以另一个面目出现过，那是80年代末一些人研究膜的时候。那时候，人们意识到除了弦以外，膜很难被量子化。在两维膜的情况下，一些人发现，如果将膜离散化，膜上的坐标就变成了矩阵，这完全是后来的D粒子的动力学。所以在矩阵理论被提出的时候，很多人觉得这个理论一来不新鲜，二来似乎只能描述D粒子和两维膜。但是，班克斯等人大胆地猜测了，矩阵理论描述M理论在平坦时空时的一切动力学。不久，一些支持矩阵理论的证据陆续出现，直到今天，我们还没有证明矩阵理论是错误的反例。
一年以后，马德西纳提出了一个更为大胆的猜测。在他的猜测中，平坦时空换成了所谓反德西特时空。反德西特时空与平坦时空不同的是，它是弯曲的，无质量粒子可以从内部在有限的时间内到达边界，而有质量的粒子永远不能到达边界，同时，这个时空的对称性也很大。由于无质量粒子可以在有限时间到达边界，平坦时空中的散射矩阵不再存在，取代它的是边界上的关联函数。马德西纳在做出他的大胆猜测时并不知道边界上的关联函数是可观测量，但他还是猜测，反德西特时空上的量子引力理论完全等价于边界上的量子场论。后来两组人包括威藤指出，边界上的关联函数不是别的，正是边界上量子场论中的关联函数。反德西特时空中的一些动力学和这些关联函数有着微妙的关系，直到今天，我们还没有完全理解这些关系。这些关系可以看成一个深刻原理的具体实现，这个原理就是量子引力的全息原理，早在三年前为萨斯坎德和特霍夫特就提出了这个原理，后者是从黑洞的量子力学性质推测全息原理的。
马德西纳猜测很快得到了更多的支持，在所有的研究中，没有发现和这个猜测矛盾的地方。马德西纳猜测比矩阵理论更有用的地方是计算相对直接，这个猜测还将很多看起来互不关联的领域联系了起来。首先是弦论和量子场论的关系，本来人们以为弦论是全新的理论，完全不同于量子场论，但在反德西特时空中，弦论看来不像我们直觉以为的那样有无限有个自由度，它其实等价于边界上的量子场论。其次，这个猜测将引力与场论联系起来，例如引力子在某种意义上对偶于场论中的能量动量张量，黑洞则对偶于场论中的热平衡系统。再者，这个引力与场论的对偶也将引力与粒子唯象理论联系起来，例如，量子色动力学很可能有引力对偶，在这个对偶中，每个色单态如介子、重子和胶子，都有相应的引力描述，这几乎实现了60年代末弦论的理想：用弦论描述强相互作用。今天，很少有人怀疑量子色动力学与弦论的对偶，因为马德西纳猜测已经可以用来计算一些实验中测量的量，如RICH实验中出现的夸克胶子等离子体中的一些物理学参数。
在马德西纳提出他的猜想的时候，并没有后来出现的那么多概念和想法。那时，他只有D膜的一些计算可以利用。一方面，D膜可以用来计算黑洞辐射，这些计算是场论中的计算。另一方面，离D膜很近的时空几何得到简化，就是反德西特空间。这个时空上的对称性同时又是D膜上量子场论的对称性，也就是超共形不变性。这些零散但很重要的证据使得他提出这个猜测，当然，矩阵理论的成功对他也起了不小的作用，因为马德西纳猜测中的场论也可以被看作一类广义的矩阵理论，这些场论中的场往往是矩阵，就像规范理论中的场是矩阵一样。近几年来，马德西纳还利用他的猜测将一些几何和简单的矩阵联系起来。所以，某种意义上，几何就是矩阵，虽然我们还不知道如何将最一般的几何和矩阵联系起来。
虽然矩阵理论特别是马德西纳猜测获得了很大的成功，我们必须说我们对弦论以及M理论的结构还非常不了解，因为这些成功只针对于一些特殊的时空。特别地，我们知道，宇宙学告诉我们，我们的时空是随着时间演化的，在过去存在一个大爆炸，从而存在一个时空奇点，我们还不知道如何用弦论严格地研究这类时空。不得不说，这是目前阻碍弦论发展的主要困难之一。虽然存在这些困难，过去十年的发展还是让弦论充满了活力，因为我们已经可以将它应用到一些比较实际的问题，如强相互作用。
现在，我们应该回到这个系列开始提到的乌云了，就是，弦论作为量子引力理论对暗能量能够说什么？很遗憾，在这个问题的态度上弦论家们分为两派，一派认为，弦论在近几年的发展已经解决了这个问题，而另一派的观点完全相反。那么，最近几年和宇宙学相关的弦论发展是什么呢？这就是所谓弦景观的发现。一些人发现了许多亚稳态时空，每个这样的时空都对应一个宇宙学常数，并且，都有一个不同的粒子谱和粒子之间的相互作用形式。这些亚稳态就像一个巨大的景观中的低谷一样，而这里的景观与地球上的景观又有不同，因为涉及到很多物理场，所以景观是高维的。有人假想，如果宇宙开始于这个景观中的一点，通过永恒暴涨机制，宇宙就会派生出很多因果无关联的区域，每个区域中的物理学由景观中的一个低谷所决定。换句话说，宇宙不同的区域加起来会访问几乎所有的景观、所有的亚稳态。持有这种观点的人认为，我们处在宇宙中众多区域中的一个，恰恰这一个区域有很小的宇宙学常数（暗能量），这么小的宇宙学常数允许星系和恒星的形成，从而允许人类这样的智慧生命形成。这种观点就是人择原理：通过人类的存在倒推人类存在的原因，从而倒推出我们不能通过寻常科学方法解释的事实和现象。
这里我们不打算陈述我们对人择原理的看法，我们只讨论一下弦景观的处境。首先必须说明，弦论还没有发展到可以用来严格处理宇宙学中的问题，所以弦景观存在的证明即使用物理学的标准来看也是不够严谨的。其次，永恒暴涨理论也存在一些理论上的问题，目前研究者们对永恒暴涨是否存在意见不一。假如永恒暴涨不能够实现，那么宇宙就不可能实现弦景观中的所有亚稳态（假定弦景观是存在的），我们也就不能解释为什么宇宙中会出现我们所处的这样一个区域。再退一步，假定弦景观是存在的，永恒暴涨也能发生，我们问，在假定了我们这个世界的宇宙学常数可以实现的前提下，我们能够解释其他物理学常数么，例如电子电荷？我想，即使是弦景观的鼓吹者，在这个问题上也不会是乐观的。放弃解释物理学参数，我们就得放弃弦论研究的最初目标之一：理解我们这个世界为什么会这样，而不仅仅是它就是这样。
我对弦论所持的态度是，等待实验作出最终的裁决。好在宇宙学观测在不断发展，我们在有了两朵乌云之外，还会积累更多的观测数据；好在欧洲核子中心的大型强子对撞机即将启动，我们期望这个也许是人类历史上最后或者倒数第二个巨型放大镜会给我们带来微观世界的重要信息。也许很快有那么一天，弦景观的支持者们将是胜利的预言家，或者，弦景观的反对者将是胜出的传统科学的捍卫者。不论是什么结果，我都乐观其成，我只相信实验才会最终揭示真相。
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沙发，
前几天，央视在新闻中，介绍LHC了
sxzr：
哪个台？
如果LHC是倒数第二，倒数第一是SSC吗，它的进展怎么样啊
新闻频道的“国际时讯”
虽然看不懂，但是要支持一下。：）
希望过两三年我能大致看懂李老师的科普文章
另外，小鱼觉得李老师的图总是选得很好。
表扬一下下。。哈哈
鱼：
嗯，我在这里写科普，肯定有些装B犯看到不爽，觉得我们该啥事不做，只发呆、悲天悯人、祈祷一万遍。
在对抗天灾人祸（不错，房子不抗震就是人祸）方面，我们是不是看看发达国家是怎么做的？我在加州期间，遇到洛杉矶大地震，没听说死了多少人。下面给几个链接看看日本和美国大地震死亡的人数。
日本新潟地震
日本强震致9人死亡
美国洛杉矶大地震
旧金山大地震
王佩这样的装B犯看看是科学以及抗震有用，还是装B有用。
再看看20世纪死人最多的地震，看看死人最多的两次发生在哪个国家，以及发生在什么年代。除了中国，唯一一次死亡人数超过10万的是关东大地震，发生在1923年。
我没有21世纪死亡超过万人的统计，我觉得除了这次，大概是巴基斯坦和伊朗，想想什么原因吧。
据统计，1900年以来的灾难性地震中，死亡人数达1万人以上的地震有28次，其中死亡5万人以上的7次，10万人以上的4次，20万人以上的2次。具体情况是：
美国旧金山大地震：1906年4月18日，美国西海岸加利福尼亚州的旧金山发生8.3级大地震，6万人丧生。
意大利西西里岛大地震：1908年12月28日，意大利南部西西里岛的墨西拿海峡发生7.5级地震，导致8.3万人死亡。
中国宁夏海原大地震：1920年12月16日，中国宁夏海原县六盘山地区发生8.5级地震，23.4万人死亡。
日本关东大地震：1923年9月1日，日本关东平原南部的相模海湾海底发生8.3级海洋型大地震，14.3万人丧生。
秘鲁大地震：1970年5月31日，位于秘鲁西部安卡休州境内的钦博特海湾发生7.8级大地震，近7万人丧生。
中国唐山大地震：1976年7月28日，中国的河北省唐山市发生7.8级大地震，造成24.3万人死亡。
墨西哥大地震：1985年9月19日，位于墨西哥境内的西太平洋海底发生8.1级大地震，3.5万人死亡。（环球）
sxzr：
LHC大概6月或者7月运转。
最后一台加速器可能是ILC，也可能是未知的，这要看美国人怎么决定。如果他们不做，没有中国将来会做呢。
李老师的科普！！！虽然不明白对那篇用矩阵理论来表述M理论文章的“既不新奇也不熟悉”观点的专业解释，却并不妨碍我对整篇文章的理解。读了又读。
我也觉得李老师图选得好。我刚从科学松鼠会读了一篇文章说研究发现：视野左侧的画面投射到右侧半球，而右侧半球比左侧半球更易识别和处理情绪性的信息。并举名画辅证，李老师的这幅画反映尤其强烈。不过我是不懂画的，猜一猜，也许两支飞鸟（鸽子）是李老师的两面，还有此时的心情，灾难面前更需要理智……，对不起，这样说也许不妥
搞不懂. 中国那么多大款, 随便捐一下, 几百个亿搞ILC完全是有可能的.
前一段那个碧桂园的主, 一人搞三台ILC都有可能了.
郁闷啊!! 可惜我没那么多钱.
没准物理学家们对比尔盖茨拉拉关系. 人家动个指头就这事办了.
支持下
李老师，看懂了，明白为什么研究弦论总是用“史话”
理解我们这个世界为什么会这样，而不仅仅是它就是这样——喜欢这句！
李老师，别发火，科学家最大的贡献就是把学问做好
李老师是用自己的行动说明怎么作一个真正的学者
季璋：
谢谢支持。两只鸟不是我的两面，是全息照相的原理
“灾难面前更需要理智”-这样说法当然很妥当，我们不能再灾难面前除了发昏就是煽情。
顺便说一下，这个国家里还经常有人说“夺取对什么什么的胜利”，我们怎么可能在天灾面前胜利？死一个人都是人类的失败，谈什么胜利。
Sibyl：
没事，我没有那么脆弱。
瞌睡虫：
还是等中国再富一点吧。富人肯定是不用指望的。
李老师及各位同学：
我记得《瓦尔登湖》里有一句话，大意如此：什么东西都不能压抑生活。李老师在这个时候写这篇博文–很棒！各位同学的跟贴–很棒！
李老师：
中国有太多人，缺乏理性的高度，因为我们的文化太低俗，但朴素的温情是有的，发生小事件，反应还算正常，遇到大事情，就会犯昏。我个人感觉bt也是好意，灾难太突然了，文化上的准备不足，所以第一反应容易犯错，但朴素的温情需要适当的鼓励。
我不能为这次地震直接做什么，但如果要反思这次地震，我第一想到的是，为什么会死那么多人？在日本，地震时，大家首先想到的避难所是学校，可在中国，首先倒塌的建筑之一就是学校，这才是真正的中国特色，这才是真正的中国特色的灾难。天灾也有国家特色，绝对是中国政府的发明和贡献。
有来有去：
谢谢支持。如果我不写这篇文章，《现代物理知识》的人肯定要骂我了。
非常同意你的最后一段话。
关于温情：
我们现在在网上看到的，是军队用基本人力的“科技”救人，以及一片哀鸿和你说的朴素的温情。
我也很同意每个人都要有温情，每个人都有权利在自己的博客上写篇温情的博文。但是，我们也要冷静一下问自己，正在躺在倒塌的房子下面的人能看到你的博文吗，能感到你的温情吗？能感到的人，是那些还有条件和时间坐在电脑前的人。这种效果除了大家互相表演还有什么？
那么，既然真正的受害人看不到你的温情和对没有同样这么做的人指责，被指责的人感受到温情还是装B？我觉得感受到的甚至是一种落后文化。
请大家原谅我的过分理性。我们经常看到中国人在别人的葬礼上号啕大哭，甚至满地打滚，就是看不到他们对死者的家属拿出更实际的支持，这种文化渗透到社会所有层面。
对这次汶川地震，大家除了对死者表示哀悼，对伤者表示慰问，我觉得还应当对当地做一个建议：好好建好将来的房子。
身体好的而且还年轻的，不要在网上装B，报名参加中国未来的专业救援队去吧。年纪大的也不要装B，学点心理学，至少将来还可以做灾后心理治疗工作。
至于像我这类“无用”的人，我会尽自己的力告诉大家，不要迷信了，不要再动物预报和地震云了，不要再张衡了（完全是自己的YY），要相信科学，发展科学，美国和日本是我们的榜样。
李老师，
海原大地震发生的时候海原、固原还属于甘肃治下，解放后重新划定行政区划时作了调整（比如，原属于宁夏的额济纳旗等地划归了内蒙古）。你说得非常对——“好好建好将来的房子”，就以海原大地震为例，我看过的一个报道说，在那次大地震中固原比海原的伤亡轻。因为固原是历史上的驻军所在——史称固原镇，房屋多以砖瓦结构为主，而海原当时以土窑居多——地震一开始就倒塌，没有一点逃生的时间，人员全部被掩埋。
与唐山地震比较，在海原、固原这样地广人稀的地方为什么还造成数量几乎相当的人员伤亡呢？除了前面说的房屋结构外，还有就是二十年代几乎没有救援，再加上是在冬天，好像当年还是歉收的灾年，所以伤亡惨重。
对比来看，我们的国家是进步了，可是进步得还不扎实——不足以抵挡大的天灾人祸（人祸，比如重庆开县的天然气），还需要传统文化中的伪感情来为天灾人祸送葬，还需要“坏事变好事”的宣传来粉饰。李老师所说的“过分理性”，应当就是对着传统文化中遗留下来的、无所作为的伪感情而言的。罗素同学（学李老师，斗胆这么称呼一下这位前贤）说得好，the good life is one inspired by love and guided by knowledge。
这次李老师动了一点“气”，我觉得主要还是对伪感情的不满。李老师，你还记得上次有人八卦了一下连岳对一个大学生关于A片困惑的回答吗？连岳的幽默中实际上包含了对于卫道士的道学气的讽刺，而那位大学生所表现出的、明眼人一眼看出的道学气实际上是基本知识缺乏所造成的。同样，由于基本知识缺乏造成的伪感情还不至于像那些无可救药的“网上装B”那么讨厌。
温吞水：
谢谢关于海原地震的说明。
是啊，我觉得越是在这种时候，越需要理性，需要对情况的了解以及政府能做什么，地方政府能做什么，普通百姓能做什么。毕竟13、4亿人不能都涌入汶川。
伪感情是中国文化中最讨厌的一部分，正如你说的，它使人原谅一切本来不该犯的错误。伪感情同时不花一文钱，让大家轻松地逃避责任。如果这样的感情可以用来对受害人做心理治疗，还是一件好事。
sxzr
SSC project was shut down during Clinton time.
上来了！ ：）
偶觉得，可能是老师说预防和援救灾害我们要学习日本和美国，刺激了某些爱国心，呵呵……这几天到处被哭声、骂声、呐喊声轰炸着，我想起了铁达尼号沉没前的甲板，沉默、有序、坦然面对巨大的灾难，承受命运的悲欢。
同意老师说的，现在如果有闲和精力，关注下灾后建设，去作点什么的好
Sibyl：
普通人现在只能捐款。
这篇好多名词不太懂。
反德西特时空是不是在广义相对论就有提出了吗？
一直想思考：
没办法，在这么短的空间中只能这样了。
反德西特空间早就有了，只是AdS/CFT是新的。
李老师：
听说明天nasa要公布一个重要发现，你有小道消息吗？
maldacena粉丝：
这两天忙于琐事，没有听说。
Molecular hydrogen in high-redshift damped Lyman-$\alpha$ systems: the VLT/UVES database
嘿嘿，给李老师徒然增加了工作量，很抱歉。
maldacena粉丝
2008年5月14日 18:49:28
李老师：
听说明天nasa要公布一个重要发现，你有小道消息吗？
http://www.nasa.gov/home/hqnews/2008/may/HQ_M08089_Chandra_Advisory.html
http://blog.wired.com/wiredscience/2008/05/liveblog-nasa-a.html
Discovery of Most Recent Supernova in Our Galaxy
问题是，弦论预言的超对称粒子或者说未发现的粒子的数量是多少个，最起码有几十个吧，而lisi的理论预言的未发现的粒子的数量只有20个，即使强子对撞机任何新发现都没有，那么也可以说，弦论的预言的a%是正确的，而lisi的理论预言的b%是正确的，而a<b,由此可以推测，什么理论可能是正确的。
再考虑正确的理论和错误的理论，如本轮说和引力说，本轮均轮说同心球理论非常复杂，和现在的弦论差不多，而lisi的理论很简单，相比本轮均轮说，引力说也是异常简单的，由此可以推测，什么理论可能是正确的。
梦中梦：
到现在为止，我还没有听说Lisi的“理论”是逻辑上正确的理论。
这个设想这么精彩怎么没拍成电影，可惜啊
“居住在夏威夷的美国科学工作者杉科（LuisSancho）和瓦格纳（WalterWagner）针对CERN和能源部、国家自然科学基金会和芝加哥附近的费米实验室，向美国联邦地方法院提出了诉讼，要求在安全性得到证实之前，不启动LHC对撞计划。”——–新浪网
李老师：
能不能推荐一篇关于量子场论的进展的review文章？
Shi Zonghua：
没有专门讨论场论进展的。
5.12震后第一次来看李老师的博文：）
请问，M理论是指mirror symmetry吗？
批评别人总是那么轻松张口就来。我只是一小市民因为想了解一下弦理论今天偶然逛到这里。我发现搞科学的跟我在其他地方看到的小孩子的批评并没有多大差别。同样的不理性不严谨，即便是喊着理性口号，比如那位“有来有去”。
在那些IT产品信息类的网站，你可以看到大多数文章的留言（我猜多数是学生吧）都是骂。比如一有文章介绍Intel，IBM发明什么，什么技术有进展，一定就有很多人开始骂中国的科研人员。各种理由都有，其中理性的基本没有。
那边批科研的。这里又是批其他的。其他的又批其他的。好像就是哪里都在互相骂。
要反思地震伤亡多损失大。大概想一下地震伤亡损失跟主要跟几个因素有关，地震强度，房子抗震能力，人口密度，地震预报。地震预报不说了，地震强度和人口密度不是哪个人能决定的。能改变就是房子抗震能力。那么就要考察这些房子什么时候建的，当时的抗震标准是多少。抗震标准定的合理不合理。房子建造有没有实际达标。如果不达标是什么原因造成的，是官员受贿还是奸商黑心偷工减料，还是预算太低或其他什么问题。
我觉得要反思应该是这么反思。那位喊“理性”的有来有去开口就说是中国特色，中国政府发明。抱歉我没法搞清楚这怎么是理性。我不明白政府发明了什么，为什么这是中国特色。
我们都习惯性的跟美日比较。那些骂科研的也正是以美国为参照。我们为什么不能比较的全面一点，比如也比较一下邻居印度巴基斯坦。
比较点之一是日本学校是避难所。我觉得应该问一句，日本为什么将学校建成了避难所，是什么时候开始，什么原因开始的。不能说是某人吃饱了一拍脑袋决定的吧。再问一下日本学校的抗震等级是多少。世界其他国家学校的抗震等级是多少。我们国家是不是现在应该把全国学校都搞成跟日本一样抗震等级？
李老师说的“夺取xx胜利”。我的理解这是一句动员口号。为什么动员口号也有错的呢。面对困难灾难的时候，领导自然需要一些激励凝聚力。常见的就是用一些话语。比如NBA球队老大可能对兄弟们说：我们必然赢。这句话较真起来可以说不对，但实际上你不能说这么做这么说就不对。
我觉得很多人需要换位思考。如果我在那个岗位上，我能怎么做，我会怎么做。