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1.什麽是物質組成的最終單元？
在過去的壹百多年裏，物理學家已經發現了壹連串越來越小和越來越基本的物質組成單元。這些研究成果最終被總結成為標準模型：輕子(象電子和中微子)、誇克以及將這些粒子捆綁在壹起的電磁力、弱相互作用力。但是，標準模型並不是故事的結局，因為它實在是太復雜了，它本身並不能解釋壹個比元素周期表還要復雜的基本粒子表以及它們之間的相互用力。
現在，弦理論家們普遍相信標準模型中的基本粒子實際上都是壹些小而又小的振動的弦的閉合圈(稱為閉合弦或閉弦)，所有粒子都可由閉弦的不同振動和運動來得到，從本質上講，所有的粒子都是質地相同的弦。這壹聽似奇怪的想法能夠解釋標準模型的許多粗曠輪廓和特性，但是在決定性實驗驗證弦理論之前，人們仍然有必要對它進行更深刻的認識和了解。
2.量子力學的原理和廣義相對論是相沖突的嗎？
量子力學和廣義相對論是二十世紀兩個非常成功的理論，但令人驚訝的是這兩個理論在現有的框架下是相沖突的。簡單說來，量子力學認為沒有任何東西是靜止不動的，任何東西都有起伏漲落(測不準原理)。廣義相對論認為時空是彎曲的，彎曲時空是萬有引力的起源。將這兩個理論結合就可以導出時空本身也是每時每刻都在經歷著量子的起伏漲落。在大多數情況下，這些漲落是很小很小的，但在壹些極端情況下，比如說在極短距離下、在黑洞的視界附近，在大爆炸的初始時刻等等，這些量子漲落將變得非常重要。在這些情況下，我們現有的理論(量子力學和廣義相對論)是不適用的，只能得到壹些結果為無窮大荒謬結論。很顯然，我們需要壹個更完備的理論。
令人驚訝的是，從粒子物理學中發展起來的弦理論提供了這壹問題的答案。在弦理論中，由於弦的延展性(壹維而不是壹個點)，引力和光滑的時空觀念在比弦尺度還小的距離下失去了意義，時空量子泡沬由“弦幾何”代替了。現在，用弦理論已經解決了有關黑洞量子力學問題的壹些疑難。如何用弦理論來說明宇宙大爆炸的初始奇點仍然是壹個沒有解決的大問題。
3.我們生活在11維時空嗎？
宇宙學告訴我們，我們肉眼看到的三個空間維數正在膨脹，由此可以推測它們曾經是很小和高度彎曲的。壹個自然的可能性是；也許存在與我們觀測到的三個空間維數垂直的其它空間維數，這些額外空間維數曾經是但現在仍然是很小和高度彎曲的。如果這些維數的尺度是夠小，以我們現有的觀測手段仍不是以直接推測到，但是這些維數仍將以許多間接的效應表現出來。
特別地，這是壹個強有力的統壹觀念：在低維中觀測到的不同粒子也可能是同壹種粒子，在額外維數空間中，它們都是同壹粒子不同方向的運動的表現。實際上，額外維數還是弦理論不可分割的壹部分：弦理論的數學方程要求空間是9維的，再加上時間維度總***是10維時空。更進壹步的研究表明，由M理論給出的更完全的認識揭示了弦理論的第10維空間方向，因此理論的最大維數是11維。最近的壹些發展還提出了我們也許生活在低維的膜上面，但是引力仍然是10維的，為了得到現實的3維引力，可以通過引入“影子膜”或者Randall-Sundrum機制。Randall-Sundrum機制是壹種束縛引力的新方法，這時，額外維度可以不是很小很小的。通過觀測小距離情況下引力對平方反比定律的偏離，或者是在粒子加速上或者是通過超新星爆發中產生的粒子散射進入額外維度因而看起來象消失壹樣等等奇怪的現象，也許我們現在就有能力探測到這些額外維度。弦理論不僅大大地拓展了人們的思維空間，將大大地拓展人們的活動空間。
基本原理：揭示微觀和宏觀的奧秘
愛因斯坦在生命的最後30年裏壹直在尋找統壹場論——壹個能在單獨的包羅萬象的協和的數學框架下描寫自然界所有力的理論。愛因斯坦這樣做的動機不是我們常想的那些與科學研究緊密相關的東西，例如，為了解釋這樣或那樣的已知現象或實驗數據。實際上，驅使他的是壹種關於自然界基本規律內在美的信念：對宇宙的最深刻認識將揭示它的最真實秘密，那就是，它所依賴的原理是簡單而有力的。愛因斯坦渴望以前人從未成功達到過的清晰來揭示宇宙活動的奧秘，由此而展示的自然界的動人美麗和優雅，將讓每壹個第壹次知道的人產生有生以來最強烈的敬畏、驚訝和震撼。
愛因斯坦從未實現他的夢，主要原因是當時人們對自然界的許多基本特征還是未知的，或者知之甚少。但在過去的半個世紀，人們已構築起越來越完整的有關自然界的理論。當年，愛因斯坦滿懷熱情追求統壹理論，卻空手歸來，如今，相當壹部分物理學家相信他們終於發現了壹個框架，有可能把這些知識縫合成壹個無縫的整體——壹個單壹的理論，壹個能描述壹切現象的理論，這就是超弦理論“2006年國際弦理論會議”的主題。
弦理論或者超弦理論是那些像量子和誇克等等已經融入大眾詞典的諸多新科學專用詞匯之壹，但它們卻很少能被人解釋清楚。即使會議的參加者也會告訴妳，超弦理論像許多新興科學和研究領域壹樣，涉及了許多高深前沿的數學領域，並不是很容易能把握的。超弦理論到底是什麽呢？首先，我們發現，弦理論描述自然界的活動還真有幾分科學幻想的成分。舉例來說，弦理論描述的世界並不是我們肉眼所看到的三維空間和壹維時間。合理的解釋是那些額外的空間維數沒有被觀測到是因為它們很小很小。要理解弦理論的高維屬性並不困難。(參見《宇宙的琴弦》P.180～181)
在弦理論中就有許多極小的額外空間維數，因此，微觀世界並不像我們普遍感覺到的世界那麽簡單。在宏觀尺度上，弦理論也可能用來解釋宇宙大爆炸的開始和黑洞內部的行為，而這些問題是以前的物理理論包括愛因斯坦的廣義相對論都失效的地方。現在發展的弦理論是有關時間和空間的量子理論，因而此理論看起來也就顯得非常非常的奇怪。
弦理論的壹個基本觀點就是自然界的基本單元不是像電子、光子、中微子和誇克等等這樣的粒子，這些看起來像粒子的東西實際上都是很小很小的弦的閉合圈(稱為閉合弦或閉弦)，閉弦的不同振動和運動就給出這些不同的基本粒子。因此弦理論從壹些非常基本和簡單的單元就能得到宇宙的無窮變化和復雜性。在弦理論中，人們自然地可以得到規範對稱性、超對稱性和引力，而這些原理在原有的標準模型中或者是強加進去的或者是與量子理論相沖突的，在弦理論中它們都協和地統壹起來了，並且是彼此需要、獨壹無二的。
到現在為止還沒有人觀測到基本的弦。但正如多數參加“2006年國際弦理論會議”的人所相信的那樣，如果弦是真實的，那麽由愛因斯坦開創的廣義相對論和量子理論的完美結合就不是遙遙無期的奢望了。
弦理論的近期發展：第二次革命
如果說超弦理論的第壹次革命統壹了量子力學和廣義相對論，那麽近年來發生的弦理論的第二次革命則統壹了五種不同的弦理論和十壹維超引力，預言了壹個更大的M理論的存在，揭示了相互作用和時空的壹些本質，並暗示了時間和空間並不是最基本的，而是從壹些更基本的量導出或演化形成的。M理論如果成功，那將會是壹場人類對時空概念、時空維數等認識的革命，其深刻程度不亞於上個世紀的兩場物理學革命。
從科學研究本身看，研究引力的量子化及其與其他互相作用力的統壹是自愛因斯坦以來國際著名物理學家的夢想，但由於該理論涉及的能量極高，不能進行直接實驗驗證。盡管如此，壹些技術和方法的發展，啟發了很多新的物理思想，如解決能量等級問題的Randall-Sundrum模型和引力局域化，關於弦理論巨量可能真空的圖景想法和人擇原理等等。
近期天文和宇宙學觀察所取得的進展對弦理論的發展會起積極的促進作用。比如，近期觀察的宇宙加速膨脹所暗示的壹個很小的但大於零的宇宙學常數(或暗能量)，為弦理論目前的發展提供了指導作用。反過來說，要在更深層次上理解近期的天體物理學觀察和暗能量，沒有壹個基本的量子引力理論是行不通的，弦理論是目前僅有的量子引力理論的理想候選者。二者的結合不僅對弦理論的自身發展有著指導作用，同時對理解和解釋宇宙學觀察也有很大的促進作用
弦理論在中國：為第三次革命作準備
在超弦的第壹、第二次革命，以及隨後的快速發展中，中國都未能在國際上起到應有的作用。我們在研究的整體水平上，與國際、與周邊國家如印度、日本、韓國，甚至和我國臺灣地區相比都有壹定的差距。內地學術界對弦理論的認識存在較大的分歧，壹些有影響的物理學家，基於某種判斷，公開地發表“弦理論不是物理”的觀點。受他們的身份和地位的影響，這種觀點在中國更容易被大多數人接受，因而在某種程度上制約了弦理論在中國的研究和發展。
從教育和人才培養上看，我國的世界壹流大學如北大、清華，在相當長的壹個時期內都嚴重缺乏主要從事弦理論研究的人才，這種局面間接地制約了青年研究生的專業選擇，直接地造成了國內研究隊伍的青黃不接。
值得慶幸的是，在丘成桐教授的直接推動下，伴隨著浙江大學數學科學中心的成立，以及隨後該中心和中國科學院晨興數學中心每年舉辦的多次高水平專業會議，並邀請像安地·斯特羅明格這樣壹流水平的學者到中心工作，大大地推動了國內弦理論方面的研究。
2002年底，在中國科技大學成立的交叉學科理論研究中心，目前已經發展為非常活躍和具有吸引力的研究中心。成立4年來，通過多次舉辦工作周和暑期學校，在超弦理論的人才培養和研究方面做了許多基礎性工作。在本次國際弦理論會議之前，國際理論物理中心和中國科學院交叉學科理論研究中心還舉辦了“亞太地區超弦理論暑期學校”，吸引了100多名參加者。
這種種現象都表明，中國的超弦理論研究，在平靜的外表下，正積蓄著旺盛的爆發潛力。很顯然，壹個國家或壹個研究團體的整體水平，與這個國家將會在科研上出現的突破性進展的機會是成正比的，這就是所謂“東方不亮西方亮”的道理，也是所謂科學研究文化的建設重要性所在。忽略科學研究文化的建設，單純追求諾貝爾獎，是壹種急功近利的態度，其結果往往是“欲速則不達”。
擺在超弦理論研究面前的，是壹幅廣闊的前景和壹條艱難的道路，這是壹條熱鬧又孤獨的旅程，它所涉及的問題對年輕的學生和學者，有著強大的魅力，同時它對研究人員的專業素養有著很高的要求。2006年國際弦理論會議，對我們來說，是壹次機遇——壯大隊伍、提高水平，並隨著整體水平的不斷提高，在國際上占有壹席之地。我們正在為弦理論的第三次革命作準備，也期待著她的早日到來。
背景鏈接：弦理論擬解決的三大基礎物理學問題
什麽是物質組成的最終單元？
在過去的壹百多年裏，物理學家已經發現了壹連串越來越小和越來越基本的物質組成單元。這些研究成果最終被總結成為標準模型：輕子(像電子和中微子)、誇克以及將這些粒子捆綁在壹起的電磁力、弱相互作用力。但是，標準模型並不是故事的結局，因為它實在是太復雜了，它本身並不能解釋壹個比元素周期表還要復雜的基本粒子表以及它們之間的相互作用力。
現在，弦理論家們普遍相信標準模型中的基本粒子實際上都是壹些小而又小的振動的弦的閉合圈(稱為閉合弦或閉弦)，所有粒子都可由閉弦的不同振動和運動來得到，從本質上講，所有的粒子都是質地相同的弦。這壹聽似奇怪的想法能夠解釋標準模型的許多粗獷輪廓和特性，但是在決定性實驗驗證弦理論之前，人們仍然有必要對它進行更深刻的認識和了解。最近，人們對弦理論的數學結構的認識有了飛速的進展，發現了弦理論中的許多新組元(“膜”)和新概念(對偶性、全息原理、非對易幾何)。現在人們統稱弦理論和這些新引進的東西為M理論。
量子力學的原理和廣義相對論是相沖突的嗎？
量子力學和廣義相對論是20世紀兩個非常成功的理論，但令人驚訝的是這兩個理論在現有的框架下是相沖突的。簡單說來，量子力學認為沒有任何東西是靜止不動的，任何東西都有起伏漲落(測不準原理)。廣義相對論認為時空是彎曲的，彎曲時空是萬有引力的起源。將這兩個理論結合就可以導出時空本身也是每時每刻都在經歷著量子的起伏漲落。在大多數情況下，這些漲落是很小很小的，但在壹些極端情況下，比如說在極短距離下、在黑洞的視界附近、在大爆炸的初始時刻等等，這些量子漲落將變得非常重要。在這些情況下，我們現有的理論(量子力學和廣義相對論)是不適用的，只能得到壹些結果為無窮大荒謬結論。很顯然，我們需要壹個更完備的理論。
令人驚訝的是，從粒子物理學中發展起來的弦理論提供了這壹問題的答案。在弦理論中，由於弦的延展性(壹維而不是壹個點)，引力和光滑的時空觀念在比弦尺度還小的距離下失去了意義，時空量子泡沬由“弦幾何”代替了。現在，用弦理論已經解決了有關黑洞量子力學問題的壹些疑難。如何用弦理論來說明宇宙大爆炸的初始奇點仍然是壹個沒有解決的大問題。
我們生活在11維時空嗎？
宇宙學告訴我們，我們肉眼看到的三個空間維數正在膨脹，由此可以推測它們曾經是很小和高度彎曲的。壹個自然的可能性是；也許存在與我們觀測到的三個空間維數垂直的其他空間維數，這些額外空間維數曾經是但現在仍然是很小和高度彎曲的。如果這些維數的尺度是夠小，以我們現有的觀測手段仍不是以直接推測到，但是這些維數仍將以許多間接的效應表現出來。
特別地，這是壹個強有力的統壹觀念：在低維中觀測到的不同粒子也可能是同壹種粒子，在額外維數空間中，它們都是同壹粒子不同方向的運動的表現。實際上，額外維數還是弦理論不可分割的壹部分：弦理論的數學方程要求空間是9維的，再加上時間維度總***是10維時空。更進壹步的研究表明，由M理論給出的更完全的認識揭示了弦理論的第10維空間方向，因此理論的最大維數是11維。最近的壹些發展還提出了我們也許生活在低維的膜上面，但是引力仍然是10維的，為了得到現實的3維引力，可以通過引入“影子膜”或者Randall-Sundrum機制。Randall-Sundrum機制是壹種束縛引力的新方法，這時，額外維度可以不是很小很小的。通過觀測小距離情況下引力對平方反比定律的偏離，或者是在粒子加速上或者是通過超新星爆發中產生的粒子散射進入額外維度因而看起來像消失壹樣等等奇怪的現象，也許我們現在就有能力探測到這些額外維度。弦理論不僅大大地拓展了人們的思維空間，還將大大地拓展人們的活動空間。
2006年國際弦理論會議科學群星閃耀
此次會議是在弦理論系列會議國際委員會建議下，由中國科學院晨興數學中心、數學和系統科學研究院、理論物理研究所、浙江大學數學科學中心和美國自然科學基金會聯合資助舉辦的，參加會議的有來自世界各地的600多名專家，霍金教授、格羅斯教授、威騰教授和斯特羅明格教授等多位著名理論物理學家將應邀參加會議並在大會上作報告。
大衛·格羅斯(David Gross)教授
2004年諾貝爾物理學獎獲得者，2006年國際弦理論會議主席。現任美國加州大學Santa Barbara分校物理學教授，Kavli理論物理研究所所長，中科院理論物理所國際顧問委員會主席。格羅斯教授在理論物理，尤其是規範場、粒子物理和超弦理論等方面有壹系列傑出的研究成果。他是強相互作用的基本理論——量子色動力學的奠基人之壹。他還是“雜化弦理論”的發明人之壹。1985年當選為美國科學與藝術學院院士，1986年當選美國國家科學院院士。
愛德華·威騰(Edward Witten)教授
國際著名理論物理學家，現任普林斯頓高等研究院教授，查爾斯·西蒙(Charles Simonyi)教授。他的研究遍布高能物理和數學物理的諸多方向，最擅長將近代數學與物理學研究的前沿問題結合起來，其應用的典範有：Wess-Zumino-Witten項與拓撲項、反常與指標定理、Dirac算子與正能定理、超對稱與Morse理論等。他與Green和Schwarz教授合著的二卷本《超弦理論》自出版後壹直是弦理論家的聖經。
斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)教授
當代享有盛譽的偉人之壹，被稱為“活著的愛因斯坦”。他在解決20世紀物理學的兩個非常成功的理論——廣義相對論和量子理論的沖突方面走出了重要的壹步。
1973年3月1日，霍金教授在《自然》雜誌上發表論文，闡述了自己的新發現——黑洞是有輻射的(霍金輻射)。霍金的新發現被認為是多年來理論物理學最重要的進展。該論文被稱為“物理學史上最深刻的論文之壹”。
安地·斯特羅明格(Andrew Strominger)教授
現任
哈佛大學教授，美國科學與藝術院院士，主要研究量子引力、弦理論和量子場論。在弦理論的研究中，斯特羅明格和他的合作者利用微觀黑洞的變輕和凝聚成功地描述了時空拓撲變化的相變過程。此外，斯特羅明格和同事瓦法(C. Vafa)成功地利用弦理論和統計力學，導出了黑洞的貝肯斯坦-霍金(Bekerstein-Hawking)熵公式，這壹結果提示弦理論也許能最終解決霍金提出的黑洞信息丟失疑難。
丘成桐(Shing-tung Yau)教授
國際著名數學家，2006年國際弦理論會議主席。現任美國哈佛大學教授，美國科學院院士，中國科學院外籍院士。丘成桐教授在科研方面做出了傑出的成就，贏得了許多榮譽。更為可貴的是，他十分關註中國基礎研究的發展，並將其同自己的科研發展緊密聯系在壹起，多年來，壹直運用他在國際上的影響和活動能力，協同各方面力量，為中國數學的發展做了大量的工作。