条著名定律：对称『性』对应于某一种物理守恒定律。电荷、『色』荷，以及别的守恒荷，都能看成是诺特荷。某些粒子的特『性』在场变形下保持不变，这样的守恒律称为拓扑的，其守恒荷为拓扑荷。按照传统观点，轻子与夸克被认作是基本粒子，而单极子等携带拓扑荷的孤子是派生的。是否能颠倒过来猜想呢？即猜想单极子带诺特荷，而电子带拓扑荷呢？这一猜想被称作蒙托南－奥利夫(montonen－olive)猜想，它给物理计算带来了意料不到的惊喜。带有e荷的基本粒子等价于1/e的拓扑孤子，而粒子的荷对应于它的相互作用耦合强度。夸克的耦合强度较强，因而不能用微扰论计算，但可用耦合强度较弱的对偶理论计算。这方面的一个突破『性』进展，是由印度物理学家森(ashokesen)取得的。他证明，在超对称理论中，必然存在既带电荷又带磁荷的孤子。当这一猜测推广到弦论后，它被称作s对偶『性』。s对偶『性』是强耦合与弱耦合之间的对偶『性』，由于耦合强度对应于膨胀子场Φ的值。杂优弦ho与类型i弦可通过各自的膨胀子场联系起来，即Φ(i)＋Φ(ho)=0。弱ho耦合对应Φ(ho)=－∞，而强ho耦合对应Φ(ho)=＋∞。可见，杂优弦是i型弦的非微扰激发态。这样，s对偶『性』便解释了一个长期令人疑『惑』的问题：ho弦与i型弦,有着相同的超对称荷和规范群so(32)，却有着非常不同的『性』质。在弦论中，还存在着一种在大小紧致体积之间的对偶『性』，称作t对偶『性』。举例来说，2a理论在某一半径为ra的圆周上紧致化和2b理论在另一半径为rb的圆周上紧致化，两者是等价的，且有关系rb=(ms2ra)－1。于是，当模ra从无穷大变到零时，rb从零变到无穷大，这给出了2a和2b之间的联系。两种杂优弦间的联系，虽有技术细节的不同，本质却是一样的。弦论还有一个定向反转的对称『性』，如将定向弦进行投影，将会得到两种不同的结果：扭曲的非定向开弦和不扭曲的非定向闭弦。这就是2b型弦和i型弦之间的联系。在m理论的语言中，这一结果被说成:开弦是狄利克雷胚的衍生物。p胚的分类与对偶众所周知，有质量的矢量粒子有3个极化态，而无质量的光子只有2个极化态。无质量态可以看作是有质量态的临界状态。在4维时空的庞加莱对称『性』中，用小群表示描述光子态。小群表示又称短表示，这一代数结构可以推广到11维超对称理论。临界质量也会在m理论中重现。由诺特定理，能量和动量守恒是时空平移对称『性』的推论。超对称荷的反对易子是能量和动量的线『性』组合，这是超引力的代数基础。然而，两个不同超对称荷的反对易子，却可生成新的荷。这个荷称作中心荷q。对于带有中心荷的超代数也有一个短表示，它将与m理论的非微扰结构密切相关。对于带有中心荷的粒子态，代数结构蕴涵着物理关系m≥|q|，即质量将大于中心荷的绝对值。若粒子态是短表示的话，该关系取临界情形m=|q|,通常称为bps态。这一『性』质的最初形式是前苏联学者博戈莫尔内(e.b.bogomol‘nyi)、美国学者普拉萨德(m.k.prasad)和萨默菲尔德(c.m.sommerfield)在研究规范场中单极子时发现的。如果将bps态概念应用到p胚，这时中心荷用一个p秩张量来描述，bps条件化作p胚的单位体积质量等于荷密度。处于bps态的p胚将是一个保留某种超对称『性』的低能有效理论的解。2型弦与11维超引力都含有两类bps态p胚，一类称为电的，另一类称为磁的，它们都保留了一半的超对称『性』。在10维弦论中，据弦张力tp与弦耦合常数gs的依赖关系，p胚可分成三类。当tp独立于gs，且与弦质量参数的关系为tp∽(ms)p＋1，则称胚为基本p胚；这种情形仅发生在p=1时，故又称它为基本弦；这又是在弱耦合下仅有的解，故它又是仅可使用微扰的弦。当弦张力tp∽(ms)p＋1/gs2，则称胚为孤子p胚；事实上这仅发生在p=5时，它是基本弦的磁对偶，记作ns5胚。当tp∽(ms)p＋1/gs，则称胚为狄利克雷p胚，记作dp胚，其『性』质介于基本弦和孤子之间。通过磁对偶『性』，dp胚将与dp′胚联系起来，其中p＋p′=6。在11维时空中，存在两类p胚：一类是曾被命名为超膜的m2胚，另一类称为m5胚的5胚，它们互为电磁对偶。11维理论仅有一个特征参数mp，它与弦张力tp的关系为tp∽(mp)p＋1。将11维理论通过其中1维空间作圆周紧致化,能导出2a型理论。那么，p胚在这个紧致化过程中将做出什么变化呢？p胚的空间维数可以占据或不占据紧致维。倘若占据，m2胚将卷曲成基本弦，m5胚卷曲成d4胚；倘若不占据，m2胚化作d4胚，m5化作ns5胚。将掀起一场宇宙学风暴吗当年，许多物理学家之所以舍弃11维超引力，无情地让它“见鬼”去，乃因威滕等人认为，在将11维紧致化到4维时，无法导出手征『性』。十年后，威滕又否定了自己，这一否定正是威滕雄浑浩博哲学气息的表『露』。事实上，独立于人类而存在的外部世界，就像一个巨大而永恒的谜，对这个世界作凝视沉思，就像寻求解放一样，吸引着每一个具有哲学气息的物理学家。威滕和荷拉伐(peterhorava)发现，从11维的m理论可以找到手征『性』的起源。他们将m理论中的一个空间维数收缩成一条线段，得到两个用该线段联系起来的10维时空。粒子和弦仅存在于线段两端的两个平行的时空中，它们通过引力彼此联系。物理学家猜测，宇宙中所有的可见物质位于其中的一个，而困扰着物理学家的暗物质则在另一个平行的时空中，物质与暗物质之间仅通过引力相联系。这样，便可巧妙地解释宇宙中为什么存在看不到的质量。这一图象具有极其重要的物理意义，可用来检验m理论。70年代，物理学家已认识到，所有相互作用的耦合强度随能量变化，即耦合常数不再是常数，而是能量的函数，并给它取了个形象的名称――跑步耦合常数。90年代，物理学家又发现，在超对称大统一理论中，电磁力、弱力与强力的耦合强度，会聚在能量标度e约为1016吉电子伏的那一点上。物理学家们为这一成功喝彩不已，一些带有浪漫情结的评论家甚至认为，超对称已取得最终的胜利，不必再等待2005年在lhc对撞机上的检验实验。然而，这里只统一了宇宙四大基本相互作用中的三个，还有一个引力。对这个人类最先认识的引力，又将如何处置呢？给人启迪的是，上述三力统一的耦合强度与无量纲量ge2(g为牛顿引力常数)相近，而不相等。在威滕－荷拉伐方案中，可选择线段的尺寸，使已知的四种力一起会聚在同一能量标度e上。这就是说，引力的量子效应，将在比普朗克能量标度低得多的标度(e≈1016吉电子伏)上起作用，这无疑将对宇宙学产生全面的影响。如果宇宙学家们抬头看看自己的窗外，也许会警觉到暴风雨正在酝酿，但是绝大多数人仍继续沉溺在庆祝标准宇宙模型的杯光酒影之中。黑胚：m理论的卓越成就当其他类型的力不存在时，所有受引力作用的系统都会坍缩成黑洞。地球之所以没有被它自身的重量压垮，是因为构成它的物质很硬，这硬度来源于电磁力。同样，太阳之所以没有坍缩，也只是因为太阳内部的核反应产生了巨大的外向力。假如地球和太阳失去这些力，就会在短短的几分钟之内收缩，且越缩越快。随着收缩，引力会增加，收缩的速度也随之加快，从而将它们吞没在逐步上升的时空弯曲里，变成黑洞。从外部看黑洞，那里的时间好像停止了，不会看到进一步的变化。黑洞所代表的，就是受引力作用系统的最终平衡态，该态相当于最大的熵。尽管目前对一般的量子引力尚不明了，霍金(stephenhawking)却利用量子论，成功地对黑洞提出了一个熵的公式。这个事实，有时被叫做黑洞悖论。在廿多岁就解决规范场量子化问题的荷兰理论物理学家胡夫特(g.t‘hooft)，曾向弦学者提出关于弦论为何没能解决黑洞问题的质询。当时人们并不明白，这究竟是诘难，还是鼓励？然而，在弦论演化成m理论之际，所有的疑问很快消散了。胡夫特这位物理感觉十分敏锐的天才，在山雨欲来之际听到了雷声，但他也没能预见到，来的是何等样一场风暴！在某些情形下，dp胚可以解释成为黑洞，或者更恰当地说是黑胚，即是任何物质(包括光在内)都不能从中逃逸的客体。于是，开弦可以看成是有一部分隐藏在黑胚之中的闭弦。可以将黑洞看成是由7个紧致维的黑胚构成的,从而m理论将为解决黑洞悖论提供途径。霍金认为黑洞并不是完全黑的，它可以辐『射』出能量。黑洞有熵，熵是用量
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