我终于发现了为什么超光速可以回到过去！【实用】

看到的只是镜像罢了 时间不可能倒流 所以称年轻多做些事吧 再说了 到真的有光速那么快的时候你在那里？恐怕骨灰都没了吧

楼主不过是给出一种虚幻的假设，虽然这种假设成立，但是在目前以人类所掌握的知识是不可能实现的。

骂人的那些其实没什么水平，类似楼住的话，在一般科普读物上经常出现作为一段引言。你们有本事把霍金送去什么青山医院啊！？真是`````！

当然没人敢肯定超光速不能实现，毕竟统治物理学界数百年的经典力学放在高速物体上就不成立。而目前宇宙探索上所使用的相对论也是有一定前提的。一旦这些前提被突破，随之而来的当然是一种全新的理论。例如时空维度真的就是空间无限时间不可逆吗？会不会存在更高层次维度？没有探索过是不能下定论的。

。。。

我是支持楼主的。但是同时我自己也一直存在疑问。如果我们能够超越光速回到过去的的话。我们究竟是实体还是虚象？

留名关注
请问下87楼的歌在那里有下啊？
谢先

如楼主这么说，那么你知道哪个方向才能回去吗

我一直都很支持这个观点！！！就是没人愿意听！

初中上物理的时候就明白这个道理了,楼猪居然才知道!

呵呵，虽然觉得不怎么样。。。但还是支持LZ一下

好多人看<科幻世界>啊

首先需要搞清楚时间是不是不变的。

汗 楼主，爱因斯坦的相对论就提到了速度超过光速后可以回到过去

大二好象学过样，就是相对论

楼主的理论。，要是太阳爆炸，我们还可以活个多少年呢？？？？

LZ太强了！！！

中国的爱因斯坦!!!!!!

讨论这个问题还不如吃我的消夜实际些。。。

补充一下，有录像机就可以实现楼主的想法。

支持楼主！！！！！！！！！！！！！
我高中是这样认为，现在也这样认为
因为我正在上高中
呵呵

你拿着av镜头对着自己超光速行驶，仍然可以看到av中的自己.....

猫(9):谁拥有比光还快的速度？？ 有的吼出来啊， 我想让他看看过去，我那一分钱掉到哪了

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有什么比光束快的呢？我们知道速度是相对的，基本上取决于参照物，现在假设用粒子加速器把一束粒子加速到0.5C（C=3.0*10^8M/S）以上的速度，而另一束相向而行，那么它们的相对速度就可以达到1C以上，超过光速，根据狭义相对论，粒子相对我们，时间变慢了，而相对于两束粒子本身时间就好象倒退了。

厉害哦！1幸亏你告诉我了，要不我想到70岁也想不出来！！

我说6角亭怎么少了个病人捏 原来跑MOP上了

第一 如何达到超光速
第二 你只能看到不能改变

无知者无谓，lz你上过大学吗？

前不久的深度撞击试验，相信大家都看过了，为了撞击坦普尔1号彗星，必须提前大约7分钟发出指令，等到指令到达时，彗星已经漂过去了，所以必须提前14分钟（大约），所以我们看到的都是过去，这个现象就是回到了过去。

大家来看傻比了 呵呵

有道理

39楼的兄弟，想法很有创意
说实话，以前我也这么想过。嘿嘿

理论正确
但非首发

lz 我立刻去帮你消灭银河系五大行星的侵略者

不要忘记,速度快了,时间慢了,接近光速时,时间几乎停止,你看到的东西可能静止不动了.超过光速,我们现在用的很多物理定律要失效,发生什么谁知道!

用简单的物理经验推断高速状态下的物理现象本身就是愚蠢的。要是象你这么简单爱因斯坦，普朗克，霍金就不要混了。

这个东西高3的时候我们的物理老师给我们说过

找楼主的说法，回去了就永远回不来了~~~~

还有个问题请教楼主，物体达到光速的时候质量是为0还是

质量无限大呢？超光速呢？

给我一面镜子,我看到原来返回的光线哈哈,我回到过去了,呵呵,我又是在过去的未来
虽然有点矛盾,按LZ的推论就是这样了,解释不用我说了吧,楼下的把我这个驳论解释下,顺便给个不可能发生的说法吧:)

其实要定义超光速很难
根据广义相对论:包括旋转坐标系在内的任何坐标系都是可用的.你怎么知道我们的月球不是以光速在动呢?

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不过我到是满愿意相信虫洞一说的:
虫洞是弯曲时空中连接两个地点的捷径.
说是能打开一个虫洞就可以闭合一个类时世界线,从而实现时光旅行.
世界线知道吧!
我们知道一切物体是由粒子构成的,如果我们能够描述粒子在任何时刻的位置,我们就描述了物体的全部历史,想像一个由空间的三维+上时间构成的四维空间.由于一个粒子在任何时刻只能处于一个特定的位置,它的全部"历史"在这个四维空间中是一条连续的曲线,就是"世界线".一个物体的世界线是构成它的所有粒子的世界线的集合.

接下来给大家扫扫盲:
1．切伦科夫效应

　　媒质中的光速比真空中的光速小。粒子在媒质中的传播速度可能超过媒质中的光速。在这种情况下会发生辐射，称为切仑科夫效应。这不是真正意义上的超光速，真正意义上的超光速是指超过真空中的光速。

2．第三观察者

　　如果A相对于C以0.6c的速度向东运动，B相对于C以0.6c的速度向西运动。对于C来说，A和B之间的距离以1.2c的速度增大。这种“速度”--两个运动物体之间相对于第三观察者的速度--可以超过光速。但是两个物体相对于彼此的运动速度并没有超过光速。在这个例子中，在A的坐标系中B的速度是0.88c。在B的坐标系中A的速度也是0.88c。

3．影子和光斑

　　在灯下晃动你的手，你会发现影子的速度比手的速度要快。影子与手晃动的速度之比等于它们到灯的距离之比。如果你朝月球晃动手电筒，你很容易就能让落在月球上的光斑的移动速度超过光速。遗憾的是，不能以这种方式超光速地传递信息。

4．刚体

　　敲一根棍子的一头，振动会不会立刻传到另一头？这岂不是提供了一种超光速通讯方式？很遗憾，理想的刚体是不存在的，振动在棍子中的传播是以声速进行的，而声速归根结底是电磁作用的结果，因此不可能超过光速。（一个有趣的问题是，竖直地拎着一根棍子的上端，突然松手，是棍子的上端先开始下落还是棍子的下端先开始下落？答案是上端。）

5．相速度

　　光在媒质中的相速度在某些频段可以超过真空中的光速。相速度是指连续的（假定信号已传播了足够长的时间，达到了稳定状态）的正弦波在媒质中传播一段距离后的相位滞后所对应的“传播速度”。很显然，单纯的正弦波是无法传递信息的。要传递信息，需要把变化较慢的波包调制在正弦波上，这种波包的传播速度叫做群速度，群速度是小于光速的。（译者注：索末菲和布里渊关于脉冲在媒质中的传播的研究证明了有起始时间的信号[在某时刻之前为零的信号]在媒质中的传播速度不可能超过光速。）

6．超光速星系

　　朝我们运动的星系的视速度有可能超过光速。这是一种假象，因为没有修正从星系到我们的时间的减少(?)。

7．相对论火箭

　　地球上的人看到火箭以0.8c的速度远离，火箭上的时钟相对于地球上的人变慢，是地球时钟的0.6倍。如果用火箭移动的距离除以火箭上的时间，将得到一个“速度”是4/3 c。因此，火箭上的人是以“相当于”超光速的速度运动。对于火箭上的人来说，时间没有变慢，但是星系之间的距离缩小到原来的0.6倍，因此他们也感到是以相当于4/3 c的速度运动。这里问题在于这种用一个坐标系的距离除以另一个坐标系中的时间所得到的数不是真正的速度。

8．实际上万有引力是以光速传播的。

9．EPR悖论

　　1935年Einstein，Podolski和Rosen发表了一个思想实验试图表明量子力学的不完全性。他们认为在测量两个分离的处于entangled state的粒子时有明显的超距作用。Ebhard证明了不可能利用这种效应传递任何信息，因此超光速通信不存在。但是关于EPR悖论仍有争议。

10．虚粒子

　　在量子场论中力是通过虚粒子来传递的。由于海森堡不确定性这些虚粒子可以以超光速传播，但是虚粒子只是数学符号，超光速旅行或通信仍不存在。

11．量子隧道

　　量子隧道是粒子逃出高于其自身能量的势垒的效应，在经典物理中这种情况不可能发生。计算一下粒子穿过隧道的时间，会发现粒子的速度超过光速。

　　Ref: T. E. Hartman, J. Appl. Phys. 33, 3427 (1962)

　　一群物理学家做了利用量子隧道效应进行超光速通信的实验：他们声称以4.7c的速度穿过11.4cm宽的势垒传输了莫扎特的第40交响曲。当然，这引起了很大的争议。大多数物理学家认为，由于海森堡不确定性，不可能利用这种量子效应超光速地传递信息。如果这种效应是真的，就有可能在一个高速运动的坐标系中利用类似装置把信息传递到过去。

　　Ref: W. Heitmann and G. Nimtz, Phys Lett A196, 154 (1994); A. Enders and G. Nimtz, Phys Rev E48, 632 (1993)

　　Terence Tao认为上述实验不具备说服力。信号以光速通过11.4cm的距离用不了0.4纳秒，但是通过简单的外插就可以预测长达1000纳秒的声信号。因此需要在更远距离上或者对高频随机信号作超光速通信的实验。

12　卡西米(Casimir)效应

当两块不带电荷的导体板距离非常接近时，它们之间会有非常微弱但仍可测量的力，这就是卡西米效应。卡西米效应是由真空能(vacuum energy)引起的。Scharnhorst的计算表明，在两块金属板之间横向运动的光子的速度必须略大于光速（对于一纳米的间隙，这个速度比光速大10-24）。在特定的宇宙学条件下（比如在宇宙弦(cosmicstring)的附近[假如它们存在的话]），这种效应会显著得多。但进一步的理论研究表明不可能利用这种效应进行超光速通信。

　　Ref: K. Scharnhorst, Physics Letters B236, 354 (1990) S. Ben-Menahem, Physics Letters B250, 133 (1990) Andrew Gould (Princeton, Inst. Advanced Study). IASSNS-AST-90-25Barton & Scharnhorst, J Phys A26, 2037 (1993)

13．宇宙膨胀

哈勃定理说：距离为D的星系以HD的速度分离。H是与星系无关的常数，称为哈勃常数。距离足够远的星系可能以超过光速的速度彼此分离，但这是相对于第三观察者的分离速度。


14．月亮以超光速的速度绕着我旋转！

　　当月亮在地平线上的时候，假定我们以每秒半周的速度转圈儿，因为月亮离我们385,000公里，月亮相对于我们的旋转速度是每秒121万公里，大约是光速的四倍多！这听起来相当荒谬，因为实际上是我们自己在旋转，却说是月亮绕这我们转。但是根据广义相对论，包括旋转坐标系在内的任何坐标系都是可用的，这难道不是月亮以超光速在运动吗？

　　问题在于，在广义相对论中，不同地点的速度是不可以直接比较的。月亮的速度只能与其局部惯性系中的其他物体相比较。实际上，速度的概念在广义相对论中没多大用处，定义什么是“超光速”在广义相对论中很困难。在广义相对论中，甚至“光速不变”都需要解释。爱因斯坦自己在《相对论：狭义与广义理论》第76页说“光速不变”并不是始终正确的。当时间和距离没有绝对的定义的时候，如何确定速度并不是那么清楚的。

　　尽管如此，现代物理学认为广义相对论中光速仍然是不变的。当距离和时间单位通过光速联系起来的时候，光速不变作为一条不言自明的公理而得到定义。在前面所说的例子中，月亮的速度仍然小于光速，因为在任何时刻，它都位于从它当前位置发出的未来光锥之内。

15．明确超光速的定义

　　第一部份列举的各种似是而非的“超光速”例子表明了定义“超光速”的困难。象影子和光斑的“超光速”不是真正意义的超光速，那么，什么是真正意义上的超光速呢？

　　在相对论中“世界线”是一个重要概念，我们可以借助“世界线”来给“超光速”下一个明确定义。

　　什么是“世界线”？我们知道，一切物体都是由粒子构成的，如果我们能够描述粒子在任何时刻的位置，我们就描述了物体的全部“历史”。想象一个由空间的三维加上时间的一维共同构成的四维空间。由于一个粒子在任何时刻只能处于一个特定的位置，它的全部“历史”在这个四维空间中是一条连续的曲线，这就是“世界线”。一个物体的世界线是构成它的所有粒子的世界线的集合。

　　不光粒子的历史可以构成世界线，一些人为定义的“东西”的历史也可以构成世界线，比如说影子和光斑。影子可以用其边界上的点来定义。这些点并不是真正的粒子，但它们的位置可以移动，因此它们的“历史”也构成世界线。

　　四维时空中的一个点表示的是一个“事件”，即三个空间坐标加上一个时间坐标。任何两个“事件”之间可以定义时空距离，它是两个事件之间的空间距离的平方减去其时间间隔与光速的乘积的平方再开根号。狭义相对论证明了这种时空距离与坐标系无关，因此是有物理意义的。

　　时空距离可分三类：类时距离：空间间隔小于时间间隔与光速的乘积类光距离：空间间隔等于时间间隔与光速的乘积类空距离：空间间隔大于时间间隔与光速的乘积

　　下面我们需要引入“局部”的概念。一条光滑曲线，“局部”地看，非常类似一条直线。类似的，四维时空在局部是平直的，世界线在局部是类似直线的，也就是说，可以用匀速运动来描述，这个速度就是粒子的瞬时速度。

　　光子的世界线上，局部地看，相邻事件之间的距离都是类光的。在这个意义上，我们可以把光子的世界线说成是类光的。

　　任何以低于光速的速度运动的粒子的世界线，局部的看，相邻事件之间的距离都是类时的。在这个意义上，我们可以把这种世界线说成是类时的。

　　而以超光速运动的粒子或人为定义的“点”，它的世界线是类空的。这里说世界线是类空的，是指局部地看，相邻事件的时空距离是类空的。

　　因为有可能存在弯曲的时空，有可能存在这样的世界线：局部地看，相邻事件的距离都是类时的，粒子并没有超光速运动；但是存在相距很远的两个事件，其时空距离是类空的。这种情况算不算超光速呢？

　　这个问题的意义在于说明既可以定义局部的“超光速”，也可以定义全局的“超光速”。即使局部的超光速不可能，也不排除全局超光速的可能性。全局超光速也是值得讨论的。

　　总而言之，“超光速”可以通过类空的世界线来定义，这种定义的好处是排除了两个物体之间相对于第三观察者以“超光速”运动的情况。

　　下面来考虑一下什么是我们想超光速传送的“东西”，主要目的是排除“影子”和“光斑”之类没用的东西。粒子、能量、电荷、自旋、信息是我们想传送的。有一个问题是：我们怎么知道传送的东西还是原来的东西？这个问题比较好办，对于一个粒子，我们观察它的世界线，如果世界线是连续的，而且没有其他粒子从这个粒子分离出来，我们就大体可以认为这个粒子还是原来那个粒子。

　　显然，传送整个物体从技术上来讲要比传送信息困难得多。现在我们已经可以毫无困难地以光速传递信息。从本质上讲，我们只是做到了把信息放到光子的时间序列上去和从光子的时间序列中重新得到人可读的信息，而光子的速度自然就是光速。

　　类似地，假如快子（tachyons，理论上预言的超光速粒子）真的存在的话，我们只需要发现一种能够控制其产生和发射方向的技术，就可以实现超光速通信。

　　极其可能的是，传送不同的粒子所需要的代价是极其不同的，更经济的办法是采用复制技术。假如我们能够得到关于一个物体的全部信息，并且我们掌握了从这些信息复制原物体的技术，那么超光速通信与超光速旅行是等价的。

　　科幻小说早就有这个想法了，称之为远距离传真(teleport)。简单的说，就是象传真一样把人在那边复制一份，然后把这边的原件销毁，就相当于把人传过去了。当然问题是象人这种有意识的复杂物体能否复制。

16．无限大的能量

　　E = mc^2/sqrt(1 - v^2/c^2)

　　上述公式是静止质量为m的粒子以速度v运动时所具有的能量。

　　很显然，速度越高能量越大。因此要使粒子加速必须要对它做功，做的功等于粒子能量的增加。

　　注意当v趋近于c时，能量趋于无穷大，因此以通常加速的方式使粒子达到光速是不可能的，更不用说超光速了。

　　但是这并没有排除以其他方式使粒子超光速的可能性。

　　粒子可以衰变成其他粒子，包括以光速运动的光子（光子的静止质量为零，因此虽以光速运动，其能量也可以是有限值，上述公式对光子无效）。衰变过程的细节无法用经典物理学来描述，因此我们无法否定通过衰变产生超光速粒子的可能性(?)。

　　另一种可能性是速度始终高于光速的粒子。既然有始终以光速运动的光子，有始终以低于光速的速度运动的粒子，为什么不会有始终以高于光速的速度运动的粒子呢？

　　问题是，如果在上述公式中v>c，要么能量是虚数，要么质量是虚数。假如存在这样的粒子，虚数的能量与质量有没有物理意义呢？应该如何解释它们的意义？能否推出可观测的预言？

　　只要找到这种粒子存在的证据，找到检测这种粒子的方法，找到使这种粒子的运动发生偏转的方法，就能实现超光速通信。

17．量子场论

　　到目前为止，除引力外的所有物理现象都符合粒子物理的标准模型。标准模型是一个相对论量子场论，它可以描述包括电磁相互作用、弱相互作用、强相互作用在内的三种基本相互作用以及所有已观测到的粒子。根据这个理论，任何对应于两个在有类空距离的事件处所作物理观测的算子是对易的(any pair of operators corresponding to physical observables at space-time events which are separated by a space like interval commute)。原则上讲，这意味着任何作用不可能以超过光速的速度传播。

　　但是，没有人能证明标准模型是自洽的(self-consistent)。很有可能它实际上确实不是自洽的。无论如何，它不能保证将来不会发现它无法描述的粒子或相互作用。也没有人把它推广到包括广义相对论和引力。很多研究量子引力的人怀疑关于因果性和局域性的如此简单的表述能否作这样的推广。总而言之，在将来更完善的理论中，无法保证光速仍然是速度的上限。

18．祖父悖论（因果性）

　　反对超光速的最好证据恐怕莫过于祖父悖论了。根据狭义相对论，在一个参考系中超光速运动的粒子在另一坐标系中有可能回到过去。因此超光速旅行和超光速通信也意味着回到过去或者向过去传送信息。如果时间旅行是可能的，你就可以回到过去杀死你自己的祖父。这是对超光速强有力的反驳。但是它不能排除这种可能性，即我们可能作有限的超光速旅行但不能回到过去。另一种可能是当我们作超光速旅行时，因果性以某种一致的方式遭到破坏。

　　总而言之，时间旅行和超光速旅行不完全相同但有联系。如果我们能回到过去，我们大体上也能实现超光速旅行。

19．快子(tachyon)

　　快子是理论上预言的粒子。它具有超过光速的局部速度（瞬时速度）。它的质量是虚数，但能量和动量是实数。　　有人认为这种粒子无法检测（译注：那这种预言有什么意义:-)），但实际未必如此。影子和光斑的例子就说明超过光速的东西也是可以观测到的。

　　目前尚无快子存在的实验证据，绝大多数人怀疑它们的存在。有人声称在测Tritium贝塔衰变放出的中微子质量的实验中有证据表明这些中微子是快子。这很让人怀疑，但不能完全排除这种可能。

　　快子理论的问题，一是违反因果性，二是快子的存在使真空不稳定。后者可以在理论上避免，但那样就无法实现我们想要得超光速通信了。

　　实际上，大多数物理学家认为快子是场论的病态行为的表现，而公众对于快子的兴趣多是因为它们在科幻作品中出现得次数很多。

20．虫洞

　　关于全局超光速旅行的一个著名建议是利用虫洞。虫洞是弯曲时空中连接两个地点的捷径，从A地穿过虫洞到达B地所需要的时间比光线从A地沿正常路径传播到B地所需要的时间还要短。虫洞是经典广义相对论的推论，但创造一个虫洞需要改变时空的拓扑结构。这在量子引力论中是可能的。

　　开一个虫洞需要负能量区域，Misner和Thorn建议在大尺度上利用Casimir效应产生负能量区域。Visser建议使用宇宙弦。这些建议都近乎不切实际的瞎想。具有负能量的怪异物质可能根本就无法以他们所要求的形式存在。

　　Thorn发现如果能创造出虫洞，就能利用它在时空中构造闭合的类时世界线，从而实现时间旅行。有人认为对量子力学的多重性(multiverse)解释可以用来消除因果性悖论，即，如果你回到过去，历史就会以与原来不同的方式发生。

　　Hawking认为虫洞是不稳定的，因而是无用的。但虫洞对于思想实验仍是一个富有成果的区域，可以用来澄清在已知的和建议的物理定律之下，什么是可能的，什么是不可能的。

　　Refs: W. G. Morris and K. S. Thorne, American Journal of Physics 56, 395-412 (1988) W. G. Morris, K. S. Thorne, and U. Yurtsever, Phys. Rev. Letters 61, 1446-9 (1988) Matt Visser, Physical Review D39, 3182-4 (1989) see also “Black Holes and Time Warps“ Kip Thorn, Norton & co. (1994) For an explanation of the multiverse see, “The Fabric of Reality“ David Deutsch, Penguin Press.

曲相推进(warp drive)

　　曲相推进是指以特定的方式让时空弯曲，从而使物体超光速运动。Miguel Alcubierre因为提出了一种能实现曲相推进的时空几何结构而知名。时空的弯曲使得物体能以超光速旅行而同时保持在一条类时世界线上。跟虫洞一样，曲相推进也需要具有负能量密度的怪异物质。即使这种物质存在，也不清楚具体应如何布置这些物质来实现曲相推进。

爱因斯坦的相对论!!
小学就知道了!

拜20楼

我觉得超光速可以到未来
但是怀疑能否回到过去

楼猪是啥Ｂ　　！｀　此番简单道理高中毕业的人都知道！｀　　拜过６３　８５　８９的牛人！｀　　
ＭＯＰ上该多些这样的讨论！　　那偶们拿诺贝尔就指日可待嘹｀＾＾

我觉得太有道理了！佩服。。看上去简单的道理，我就没想过，佩服。。

不管怎么着，我读物理不理解，现在听你这么说，还是有点道理。

可能你个jb啊，最多只能看到，回不到过去，开普乐定律知道不？

伟大的科学家都是先从伟大的想像力开始的,没有什么不可以

都是强人
中国靠你们了

楼猪的观点来自于《科幻世界》杂志。
剽窃！！！抽抽抽！！！

不是我说你，你的思维还停留在4维空间，和小学生没什么区别。

给出一段比较好理解的文字，楼主你看仔细了


2002年8月15日11时30分，在美丽的西子湖畔，当代科学巨匠——霍金教授用他仅能活动的手指将3000多名听众引进了“果壳中的宇宙”。　　 “果壳中的宇宙”典出莎士比亚的《哈姆雷特》。哈姆雷特在剧中吟唱道：即便把他关在果壳中，他仍然是无限空间之王。艺术和科学是息息相通的，莎翁和霍金本就是他们各自领域中的无限空间之王。宇宙学家霍金认为，整个宇宙是由一个高维果壳状的泡泡演化而来的，果壳上的皱纹（即量子扰动）在演化中产生了今天宇宙的所有结构。　　 30多年来，世界上一批天才的头脑创建了一门叫做“弦论”的学科，其最新版本叫做M理论。弦论能解释所有已知的自然力（强力、弱力、电磁力和引力），所以它又被称为万物理论。弦是一种高维空间（霍金认为维数应是10维或11维）中的1维客体，弦的概念可以进一步推广到p胚，后者是高维空间的p维客体。霍金认为，时空就是一张推广了的“膜”，不过这张膜不是2维的，而是4维的。物理学家为此创造了一个新词brane，尽管这个词已被使用了十多年，目前似乎尚未被牛津词典收入，在我国的一些学术文章中将它译为“胚”。当p等于零时，胚就是点粒子；当p等于1时，胚就是弦；当p等于2时，胚就是膜（menbrane）；而在一般情况下，就称为胚，即高维的“膜”。　　 人们常说，弦论是一门21世纪的数学，却不幸地早产于20世纪。所以，虽然人们已经讨论了弦论的许多性质，更知道它是一个真正了不起的理论，但要把弦论讲清楚实在不容易。弦论的基本假设是：不存在粒子，而只有弦在空间中运动。一条弦就是一个画在空间中的圈。弦论假设只存在一种弦，而各种不同的粒子只不过是弦的不同振动模式而已。当一条弦随时间运动时，它的轨迹不是一条线而是一根管子。两条弦还可以结合形成一条新弦，一条弦也可以分裂成两条。自然界中的一切相互作用，包括电子和光子的相互作用，都可以用弦的分裂和结合来解释。　　在研究的过程中，存在着五个不同种类的自洽弦理论，这与弦论追求一种单一理论的初衷相左。经过数年努力，物理学家终于找到解决问题的钥匙。尽管目前这一理论还未得到一个大家一致赞同的形式，但至少已为它起了一个名字：M理论。在M理论中，空间和时间以普朗克尺度为基本单位。普朗克尺度可以根据已知的基本原理来建立，普朗克长度为10－33厘米，普朗克时间为10－43秒。　　在M理论中，时空是10维或者是11维的，为什么日常生活中所见的时空是4维的呢？霍金认为，存在着两种可能的解释：一可能是所有额外维的尺度非常小，甚至如普朗克尺度那样小，实在难以观察到；二可能是额外维的尺度相当大，甚至可达无穷大，只是在目前的观察条件下尚未观测到。　　霍金认为，“大的额外维是新理论探索中的激动人心的进展，它蕴涵着我们生活在一个胚世界中，一个在高维时空中的4维‘面'或‘膜'”中。强力、弱力和电磁力将被限制在这个胚中，所以任何与引力不相关的物理问题就会和在4维时空中的一样。比如，支配构成人体的物理定律是描写电磁力的量子电动力学，所以胚世界的存在，并不会影响到人体的构造。与此相反，引力则会弥散到整个高维空间中去。也就是说，引力随距离的减少可能比以往的估计更快。　　如果引力的这种更快速减小可延伸至天文距离，就应该在行星轨道上觉察到这一效应。这样，行星轨道会是不稳定的：行星要么掉到太阳中去，要么逃逸到寒冷黑暗的星际空间中去。然而，若该额外维在离人类生活其上的胚不远的另一胚处终结的话，这种效应就不会发生。那么，对于超过两个胚相分离的距离，引力就会如上述像电磁力那样，不能自由地发散开去，而被有效地局限在胚上，并且减小的速率刚好适合于行星轨道。在实验室中精确地测量物体之间万有引力是一件十分艰难的工作，实验尚未探测出当胚的分离小于几毫米时它的效应。尽管理论家预言，在距离短于胚之间的分离距离时，引力会下降得更快速。但是实验研究者迄今缺少有效的手段进行测量，一旦在更短距离下的测量成功，就能鉴别人类所在的胚世界究竟是这样的，还是那样的。　　为了解释恒星绕着银心转动的速度，就必须假设存在着暗物质。恒星绕银心作缓慢的转动，大约2亿多年转动一周。银河系的形状像一个盘子，银心附近聚集着大量的恒星，银盘里包含了更多的气体、尘埃以及一些恒星。如果套用开普勒定律，银盘外部的恒星的运动速度应当比靠近银心的转得慢，但是观测结果并非如此，整个银盘内恒星的运动速度大致相同。所以，天文学家认为银河系中存在大量暗物质，它们中的大部分分布在银盘的外围，从而加快了这部分区域内恒星的运动速度。对星系团内全部星系运动状况的研究也得出相同结论。　　对宇宙更大尺度结构的仔细研究也表明可能存在着暗物质。这种结构是以星系团和超星系团集结在一起的方式出现的。进一步考虑到宇宙年龄在1秒到3分钟之间的核反应及其宇宙轻元素的丰度，暗物质必须以不参与核反应的形式存在。这就意味着暗物质应以中微子或类似于中微子（轴子、有质量弱相互作用粒子等）的形式出现，它们不带电荷因而不受电磁力、强力的影响。　　霍金认为，在4维“膜”世界中，人类生活在一个胚中，邻近还有另一个“影子”胚。因为光被限制在胚中，不能传播到另一个胚，所以人类不能看到影子世界。但是人类会感觉到影子胚中的物质的引力影响。这种引力在人类所在的胚世界中会显示成一种“暗”源。检测“影子”胚的仅有办法是通过引力的途径。　　霍金说，弦、膜和胚“与宇宙中任何其他东西一样，都会有量子起伏。”这些量子起伏就使得胚这样一类客体会自发地创生和消失。这个过程很有一点像沸腾的水中蒸汽泡形成的过程。量子力学中的海森伯不确定性原理导致了胚从泡泡中创生。如果这个4维泡泡继续长大，那么生活在这个泡泡上的人就会感到宇宙正在膨胀。　　 按照霍金的无边界设想，胚世界的自发创生有一段虚时间的历史。在这段历史中，宇宙像一个果壳：一个4维球面（不妨想像成是一个多了两维的核桃壳）。只是果壳是空的，在这胚世界图像中的4维果壳是满的：人类生活其中的胚在虚时间中的历史是一个4维球，它是一个5维泡泡的边界，而余下的5维或6维是卷曲的，并且卷得非常小。　　依照霍金的理论，胚在虚时间的历史将决定它在实时间的发展。高维泡泡在虚时间中产生一个完全光滑的球形的4维“果壳”的概率是最高的；然而，这又对应于在实时间内以暴胀方式永远膨胀的胚。星系不能在这种胚世界中形成，从而智慧生命也不会出现。然而，高维泡泡在虚时间中产生一个有点不光滑和偏离球形的4维 “果壳”的概率虽然稍低一些，但是却能与实时间中的减速暴胀过程（胚在开始时有一个加速膨胀——暴胀的相，随后膨胀又缓慢下来）相对应。在这个减速暴胀过程中，星系可能形成，智慧生命也会出现。有趣的是，这些智慧生命将会创造一种宇宙理论，认识到他们来自于不那么光滑，也不那么圆的4维“膜”。