三次冲突
第一次冲突早在19世纪末就出现了，那与光运动的奇特性 质有关。简单说，根据牛顿的运动定律，谁如果跑得足够快，就 能赶上远去的光束；而根据麦克斯韦的电磁学定律，谁也跑不过 光。我们在第2章会讨论，爱因斯坦通过他的狭义相对论解决了 这个矛盾，并因此彻底推翻了我们对空间和时间的认识。在狭义 相对论看来，空间与时间不再是牢固不变的普适概念；相反，它 们在爱因斯坦的新理论中是以灵活多变的结构出现的，它的形式 和表现依赖于运动的状态。
狭义相对论的发展使人们很快遭遇了第二次冲突。爱因斯坦 理论有个结论说，任何物体——实际上包括任何形式的影响和干 扰——都不可能跑得比光还快。但是，正如我们在第3章要讨论 的，牛顿的引力理论却牵涉到瞬时通过巨大空间距离的作用，而6
宇宙的琴弦
那是一个实验成功、感觉满意的普适理论。这一次，又是爱因斯 坦走上前来，凭他1915年广义相对论的引力新概念，化解了这 个矛盾。空间和时间不仅受运动状态的影响，在物质和能量出现 时，还会发生弯曲。我们将看到，空间和时间结构的这种变形将 引力作用从一个地方传到另一个地方。于是，我们不能再把空间 和时间看成宇宙万物表现自我的死舞台；实际上，从狭义和后来 的广义相对论看，它们本身也是那些事件的直接表演者。
历史再次重演：广义相对论的发现在解决一个冲突的同时， 又带来另一个。当19世纪的物理学概念用在微观世界的时候， 出现了大量令人眼花缭乱的问题，因为这些，自1900年以来的 30年里，物理学家们开创了量子力学（在第4章讨论）。前面讲 过，那第三个(也是最深刻的一个)冲突，就源自量子力学与广义 相对论的水火不容。在第5章我们还将看到，源于广义相对论的 弯曲的空间几何形式总是与量子力学蕴含的狂乱的微观宇宙的行 为不相容的。到了 80年代中期，弦理论带来一种解决办法，这 个冲突才成为现代物理学的中心问题。而且，从狭义和广义相对 论成长起来的弦理论，将严格地修正我们关于时间和空间的概 念。例如，我们大多数都想当然地认为我们的宇宙有3个空间 维，但在弦理论看来不是这样的。它认为，宇宙的维数比我们眼 睛看到的更多——那些维都紧紧地卷缩在宇宙褶皱的结构中。这 个对空间和时间本性了不起的发现太重要了，在下面，我们将一 直用它来做向导。从真正意义说，弦理论讲的就是自爱因斯坦以 来的空间和时间。
为理解弦理论到底是什么，我们需要回到从前，简单说说在 过去的一个世纪里，我们关于宇宙的微观结构都学会了些什么。