拆解弦理論，可以單靠模型理解？

我們如何靠模型理解世界

科學上，我們用「模型」來描述世界：把複雜的事物用簡單規則來預測和解釋。隨著觀察變多，模型會變得越來越奇怪也越來越精細。這不是怪事，而是科學的過程──哪個模型能解釋更多現象、能被實驗驗證，就被保留。

我們看東西靠的是光（電磁波）照到物體再反射回眼睛。這個過程同時也會改變被觀察的東西：要「看」更小的粒子，需要波長更短、能量更高的光，但高能量的光會改變甚至動搖粒子本身。換句話說，觀察微觀世界本身會改變它，這就是海森堡的不確定性原理的直觀來源。

舉例：可見光的波長太大，會穿過電子而不被散射；要分辨電子需要波長更短的電磁波，但那種能量會把電子推動，使你無法同時精確知道它的位置和動量。

為了做計算，物理學家把電子等基本粒子想成「空間中的一點」，給它們質量、電荷等屬性。這個想法發展成量子場論，是標準模型的基礎。雖然真實粒子可能不是數學上的點，但把它們當點來計算能得到極精準的預測──像電子某些性質，實驗與理論的誤差小到非常非常少，顯示模型非常有效。

問題出在重力與其他力的本質不同。根據愛因斯坦的一般相對論，重力不是一般的力，而是時空本身的幾何，也就是說重力是「舞台」而非舞台上的舞者。量子世界裡，任何測量都有不確定性，這讓描述一個需要絕對精確幾何的重力變得矛盾。試圖把重力像其他力一樣量子化，會在計算上出現無限大、無法控制的麻煩。

有人提出：如果基本不是點，而是極細的「弦」，問題會不會好些？弦可以振動，像小提琴的弦產生不同音調一樣，不同的振動模式看起來就像不同的粒子。弦論最吸引人的地方是，它天然包含一種像重力的東西，理論上有機會把所有基本力統一起來。

弦論在數學上非常漂亮，但要讓它描述我們熟悉的三維空間並不容易。很多弦論的計算在需要額外空間維度時才成立，因此理論常常假設我們的宇宙有更多被捲起來的小維度。至今沒有直接的實驗證據支持弦論，也還沒能給出容易檢驗的預測，這讓一些人質疑它是否真正屬於科學的範疇。

即便弦論還沒被實驗證明，也不代表它毫無用處。把弦論看成一套數學工具或藍圖，能幫助我們思考量子重力、黑洞資訊悖論等難題。譬如你想造一艘大船，但手上只有小艇的圖樣：雖然不是成品的藍圖，研究那小艇的設計仍可能啟發如何建造大船。同理，弦論可能指引我們找到更實際的理論或新方法。

我們還不知道現實的「最終面貌」是什麼。科學就是不斷提出模型、檢驗、修正或捨棄的過程。弦論或許不是最終答案，但它提供了一種看待問題的方式，能啟發新問題與新方法。繼續做實驗、發展更好的模型，或許有一天我們會更接近那個答案；在此之前，保有批判、好奇與開放的態度，比任何絕對肯定都更有價值。