弦理论是最著名的万有理论的候选理论，它是一个数学框架，将量子力学所描述的极小世界和爱因斯坦广义相对论所描述的极大世界融合在一起。
到目前为止，这两种理论并不一致，问题来自于重力。为了整合引力（引力在小尺度上很弱，而其他三种基本力很强），弦理论假设宇宙是由微小的一维弦组成的，这些弦的振动产生了我们所看到的粒子。
问题在于，弦理论的许多预测，比如存在大量可能存在的宇宙，以及我们生活的宇宙是从宇宙边缘投射出来的全息图，到目前为止仍然无法检验。这导致该理论的主要批评者彼得·威特（Peter Woit）指责它“甚至没有错”。
但他的描述公平吗？为了讨论弦理论，它对我们的宇宙的影响，它可以在哪里被测试，以及它对数学和科学的贡献，我们在伦敦的howthelighttsin节上与Marika Taylor坐下来讨论。泰勒是英国伯明翰大学工程与物理科学学院的副校长兼院长，她的研究重点是利用弦理论和黑洞观测来建立量子引力理论。她是这么说的：
本·特纳：什么是弦理论，为什么它很重要？
玛丽卡·泰勒：弦理论是一种统一了所有自然力的理论，它可以让我们描述重力。
为什么这很重要？我的意思是，首先，你可以说人类，从一开始，就一直在试图描述我们周围的自然世界。这就是早期人们开始用文字描述自然世界的原因。从某种意义上说，这是最终的一步，万物理论。
所以这是人类的好奇心驱使的。但有很多观测结果和物理现象，我们无法用现有的理论来解释。所以这驱使我们去创造一个解释一切的终极理论。
那么弦理论的关键假设是什么呢？它和广义相对论有什么不同？
MT：我们的一个基本假设是，理论需要简化为（它们适用的）领域中已知的、成功的理论。所以它必须归结到爱因斯坦的理论爱因斯坦的理论非常有效。
但在更基本的层面上，我认为一些假设是，它是一个理论，其中有可预测的时间演变。所以如果你知道宇宙在某一时刻的状态，那就能唯一地决定宇宙在另一时刻的状态。
除此之外，很难描述弦理论，因为在某种意义上，它不仅仅是一种理论——它实际上是一种景观。所以在某些情况下，你可能会根据弦的实际行为来叠加假设。这里的基本假设是，每个粒子实际上都是一根小弦，在不同的激发下，这些弦的环对应于不同的粒子。
BT：为什么有这么多不同的弦理论？
MT：这是因为人们可以用不同的方式来看待同样的物理现象。在过去的20到30年里，你会经常听到（在这个领域）二元性这个词。这个词反映了一个事实，即对同一种物理现象有不同的描述。
我们曾经认为引力和粒子物理在概念上是不同的。现在我们看到，实际上，你可能会遇到同样的现象，根据问题的规模和你所关注的时间步长，它们可以互换。
BT：在发表他的广义相对论后不久，爱因斯坦提出了三个经典的实验来验证他的理论。为什么弦理论没有产生类似的测试？
MT：所以我认为这又回到了我们在哪里可以找到一个统一的引力和粒子物理理论的问题。我们需要研究的两个关键领域是，首先是非常早期的宇宙——10的负30次方秒——其次是黑洞的表面和内部。
宇宙的大部分都可以用现有的理论很好地描述，所以现在获得实验证据要困难得多。但我也认为重要的是要记住，在他写下它之后，人们几乎立即意识到爱因斯坦的理论预测了引力波。但由于它们造成的影响很小，很难被发现，所以直到100年后才被发现。
BT：一些弦理论学家说过这是为了演示为了证明弦的存在，我们需要建造一个星系大小甚至更大的粒子加速器。我们真的那么远吗？或者我们能更聪明一点吗布特在哪儿我们看吗？
MT：是的，我认为这是关于我们在测试方面有多聪明，因为显然没有人会建造那么大的粒子加速器。
28年前，当我还是一名学生的时候，人们不会相信我们能够获得黑洞表面成像的精确度。所以我们不应该指望通过粒子对撞机来做到这一点，我们应该看看宇宙本身，因为它已经在为我们做那些（粒子）碰撞了。
在未来的几十年里，我们将获得越来越多关于黑洞相互碰撞的信息。这是一个非常戏剧性的现象。LIGO（激光干涉仪引力波天文台）探测器（诺贝尔奖得主）观测到的两个黑洞之间的碰撞释放的能量是太阳总能量的三倍——不是一分钟或一天穿过我们的能量，而是整个能量。
随着我们开始获得越来越多的合并数据，并对它们进行更详细的成像，这就是我们寻找有趣的新物理学的方法。
BT：而且，随着LISA（激光干涉仪空间天线）的发射，引力波探测器将变得更加灵敏。这会帮助我们更好地研究合并吗？
MT: LISA对早期宇宙产生的引力波要敏感得多。用LIGO，你看不到它们，因为它们处于错误的波长。所以会很有趣。
LISA还将看到更多关于星系中心超重黑洞的细节。它们与星系最初形成的种子有关。它会给我们更多的信息。
BT：除了你提到的黑洞内德，早期宇宙中可能也有迹象。我们可以在那里寻找什么？
MT：嗯，人们希望在宇宙微波背景中，它已经被成像到非常高的精度，可能会有一些确凿的证据表明弦理论的影响。
但事实似乎并非如此。根据弦理论，存在于特定群体中的粒子可能具有某些特征。他们计算了这些，发现影响可能太小，在微波背景中看不到。
但是还有其他的方法来观察宇宙——微波背景只是一个瞬间的快照。人们对测量其他东西感兴趣。21厘米宇宙学（21厘米红移氢原子线）可以在一系列时间内测量。这不仅仅是一张快照，它就像一部电影。这可能包含更多的信息，让我们确定下一代的实验。
BT：你研究的一部分是黑洞与量子计算机的相似之处。对于一个外行人来说，这似乎是一个巨大的公司nceptual飞跃。这两者是如何联系在一起的？
MT：其工作原理的细节当然还在研究中。但黑洞的行为就像一台非常高效的量子计算机。如果你把什么东西扔进去，这个物体就会被存储在黑洞里，就像存储在量子计算机的硬盘上一样。黑洞的蒸发类似于量子计算过程。
人们应该把黑洞的表面想象成量子计算机的智能磁盘。人们发现这很难概念化，因为我们太习惯于把电脑硬盘看作是平面物体，我们不想把它们看作是大的球形物体。但是只要把信息存储在这个表面上。当我把什么东西扔进黑洞时，它实际上会在硬盘上留下印记。就像做手术一样。
BT：所以如果有人掉进黑洞，他们会被拉伸，直到被撕裂，然后他们会被那些量子比特归档？
MT：是的，没错。
BT：这是一条独特的道路。我们之前在引力中提到过这个Nal波探测器，但我们要多久才能在实验方面取得一些基本进展呢？
MT：我认为这取决于你是想要整个理论的确凿证据，还是想要探索它的各个方面。
当然，人们做的实验揭示了一些你没有想到的事情，（比如）黑洞作为量子计算机的行为方式。在全息摄影中，黑洞是用没有引力的理论来描述的。你可以在实验室里模拟这些。
在更大的问题上，假设我们想知道弦理论额外维度的形状，我们可以做实验的时间尺度显然更长。但我认为理论家们有责任聪明一点。
我也把它与我们已有的大理论联系起来，比如宇宙常数或暗能量。如果你最终可以说弦理论预测了暗能量之类的东西，那么我们能通过它来预测弦理论吗？因为我们对暗能量没有其他解释。
我很小心，我认为人们不应该过度承诺。但我认为不能通过实验测量它，并不意味着人们不能研究它。
BT：假设我们明天醒来，有确凿的证据表明弦理论是错误的。你觉得还有其他更有说服力的理论吗？或者它真的是占主导地位的吗？
MT：弦理论是基础物理学思想的集合。我认为不太可能有确凿的证据证明这一切都是错的。它会说它的某些方面是错误的，然后你把注意力集中在剩下的部分。
我认为从不同的方向探索想法是非常重要的。但对于量子引力的替代理论，还没有真正的竞争对手。
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