原創思想，科學的使命是必須回答終極問題:1.宇宙如何組成，又如何執行?2.物質以及物質的四種力從何而來? 按照這個標準，相對論和量子論皆沒有資格成為科學的基石。至於弦理論和膜理論，犯的錯誤實在太低階，組成宇宙最小的單元是零維的點（質量點和能量點-光子），而不是比點大無窮倍的一維弦，不提也罷。

這個問題需要從物理學的發展來解釋。

物理學是研究物質的基本構成和它們之間如何相互作用的學科。經典物理學的開端是在牛頓發表他的力學三定律開始，在19世紀末，經典物理學發展到了它的巔峰。利用經典物理學已經可以解決宏觀世界的絕大部分問題。

1900年4月27日，數學家、物理學家、工程師開爾文爵士在英國皇家研究院做了一個廣為人知的演講，題為《覆蓋熱量和光線的動力學理論的十九世紀的烏雲》，“物理學大廈已經建成，以後的工作僅僅是內部的裝修和粉刷”。但他又同時指出：“物理學的大廈上空還漂浮著兩朵烏雲……”這兩朵烏雲分別是麥克爾遜－莫雷試驗結果和黑體輻射的紫外災變。

圖：開爾文勳爵，熱力學溫標（開爾文，k）就以他命名

圖：麥克爾遜－莫雷試驗

當時的人們認為，光是在一種叫“以太”的物質中進行傳播的。當時已經知道地球以30公里/秒的速度繞太陽公轉，由於以太被認為是絕對靜止的，根據經典物理學，地球在以太中運動，就必然受到30公里/秒的“以太風”的吹拂。如果是這樣，光的傳播就會受到這個“以太風”的影響。

於是在1887年，阿爾伯特·邁克耳孫與愛德華·莫雷合作在美國的克利夫蘭進行了如上圖所示的這樣一個實驗。按以太說，如果在地球上進行這樣的實驗，向右走的一束光的速度應分別加減地球相對於以太的速度。

設去的時間為t1，得到：t1＝ L /（c − v）

返回的時間為t2，得到：t2＝L /（c＋v）

於是得到下面這個式子：

向上走的一束光，去的時間設為t3，由於鏡子是在運動著的，鏡子M2在這段時間裡向右移動了t3×V的距離，所以光線的路徑是一個直角三角形的斜邊，即：

所以：由於返回的時間也是一樣的，所以得到的總時間是：

從上面的結果可以得知：兩個方向光的返回時間顯然是不想等的。透過這個實驗就可以測得地球在以太中運動的速度，即：30公里/秒。但實驗結果卻是與此不符，他得到的資料是10 km/s。他不相信這個結果是正確的。當然，由於實驗裝置的問題，這個數字的誤差較大。而現代的測量結果光速是不變的，不會受到所謂“以太”的影響。

為了解釋這個實驗結果，1904年，洛倫茲將伽利略變換修改為洛倫茲變換。他提出運動物體的長度會收縮，並且收縮只發生運動方向上（在這個實驗中是水平方向上），即：

其中：L0為靜止時的長度。

這個公式成功的解釋了實驗結果。但他們還沒有真正明白這個式子的意義。

1905年，愛因斯坦非常乾脆的拋棄了“以太”說，提出了“光速不變”，並將光速不變作為了狹義相對論的一個公設。後來，愛因斯坦為了將引力納入這個體系，幾乎是獨自創立了廣義相對論。於是，現代物理學的一個基石誕生了。

19世紀末正處於電氣革命（第二次工業革命），冶金以及照明裝置的製造需要人們找到輻射強度和輻射頻率的關係。科學家們在研究黑體輻射時發現，利用經典物理學理論計算黑體（熱量學裡的一種理想研究物件，吸收多少能量就會釋放多少能量）輻射強度，會隨輻射頻率上升，而趨向於釋放出無窮大能量。計算結果與實驗資料無法吻合。

由於紫色處於光的高頻一端，這個實驗結果與理論計算結果的巨大差異就被命名為紫外災變。

1900年，普朗克在研究黑體輻射時提出：如果能量只能是以一個個最小單位（量子）組成的，就能與實驗結果相符，於是他得到了這樣一個公式：

E＝hν

h為普朗克常數，v為頻率。

於是現代物理學的另一個基石-量子力學誕生了。

20世紀，量子力學和相對論在各自的領域都發展得很好。量子力學專注於微觀領域，廣義相對論專注於廣闊的大尺度空間。量子場論已經將四種基本力的三種：強相互作用力、弱相互作用力和電磁力統一起來了，但引力還是由廣義相對論來負責解釋。而且量子場論和廣義相對論還互不相容。這時就需要一種理論將廣義相對論和量子力學統一起來。

圖：弦理論

弦理論就是這樣一個大統一理論，當然，還有一個叫圈量子引力論的。但目前弦理論還不能稱為物理理論，它目前只是一個數學框架，還無法用實驗驗證它。弦理論認為世界是由最基本的單位～一維的弦構成。這些開弦或閉合的弦以不同的形式震動構成了不同的基本粒子，從而形成了我們這個世界。

圖：弦理論的基本物體為開弦與閉弦

M理論是弦理論的進化版本，它試圖將幾種可以相容的弦理論統一起來。

《相對論》是什麼？一般人對它的印象是愛因斯坦的著名方程： E=mc²，其實這是狹義相對論。真正物理科學支柱理論是廣義相對論，對時間和空間的真正認識，時空是被引力彎曲的，時間不是絕對的，隨著越接近光速，時間越慢，這才是相對論的核心。

《相對論》在宇宙大空間尺度上，吻合了許多的觀測資料，成為人類對宇宙進行探索的基石，是繼牛頓定律之後最偉大的物理理論。從當初行星軌道的計算到現在世界矚目的引力波發現，都證明了《相對論》的正確。

但是在微觀世界，相對論卻無法使用，於是科學家們發現了量子力學。量子物理描述的世界是模糊不穩定的，無法像經典物理那樣容易理解，導致我們普通人根本無法想象量子的世界。

但是量子力學的理論卻很好的在現實中得到運用。因為所有的晶片都基於量子理論產生的，所以我們手中的每一件電子產品都是量子理論的實際運用。天氣的預測、武器的研究等等，還有很多方面都在運用量子力學。我們的生活早就離不開它了。

但是最大的問題是相對論和量子力學無法統一，同時運用兩個理論的方程求解，就會陷入無窮大的無解之中。於是科學家們要不斷追求可以統一兩者的萬物理論。科學家們相信，宇宙不應該有兩個不統一的基礎理論存在，一定會有新的理論可以解釋這兩者。

為了更好的統一相對論和量子力學，弦理論和M理論就是這樣產生了。弦理論是認為最基本的粒子是一段閉合的一維弦，弦的波動產生了不同的微觀粒子。後來又產生的M理論，於是從弦理論的10維時空變成了更難以想象的11維時空。雖然M理論更好的結合了相對論和量子力學，但是始終存在很多問題。而且弦理論的系列始終是科學家們自己的理論假設，無法像相對論和量子力學一樣得到現實的論證和運用，所以無法得到所有科學家的認同。

另一部分科學家在量子理論的基礎上，研究出了圈理論或者成為圈量子引力，認為弦理論的存在是不必要的。圈理論並沒有引入相對論和量子力學以外的任何假設，只是進行了重寫來使二者相容，其結果卻是顛覆性的。

圈理論的核心是預言空間不是連續體，不是無限可分的，它由“空間原子”組成，比最小的原子核的十億分之十億分之一還要小。圈理論以精確的數學形式來描述這一空間的原子與分立量子結構。透過把狄拉克量子力學的一般方程應用到愛因斯坦引力場可以得到這個結果。

所以弦理論和M理論並沒有得到廣大的認同，自然不能成為科學界的支柱理論。

相對論和量子力學是現代物理學的兩大支柱，同時也是20世紀整個科學界中最重要的兩項成就。1905年，愛因斯坦給出了質能方程、狹義相對論，1915年又給出了廣義相對論，這些極大地重新整理了人類對時間、空間、質量、能量等的認識。人類的認識從低速深入到高速，從弱引力邁入強引力後，牛頓力學就要讓位給相對論。

量子力學是20世紀初由一群年輕人靠他們的勤奮努力及聰明才智建立起來的。人類的認識從宏觀拓展到微觀後，就需要用量子力學描述微觀世界的種種現象。量子力學也是“反常識”的，和人類在宏觀世界中的經驗總結格格不入，但實驗用最精確的資料展示著量子力學的威力。

相對論和量子力學之所以能夠成為20世紀最重要的兩項科學成就，還與這兩項成就密切深入到科學領域中有著很大的關係。粒子物理學中要使用相對論進行各種計算；天文學中需要有廣義相對論這門基礎學問。量子力學在現代科學及技術中的應用更是廣泛，電晶體、半導體元件、積體電路、計算機、網際網路等等的出現無不用到量子力學。沒有量子力學就沒有今天的資訊時代。

在相對論和量子力學之後，如果要評選最偉大的科學成就，物理學中弱電統一理論、標準模型的建立可以上榜，生命科學領域的DNA雙螺旋結構的發現可以上榜。比較高大上的弦理論、終極理論M理論不會上榜，也不會成為科學支柱。

弦理論、M理論目前還算不上是科學，因為它們並沒有得到的科學的檢驗，沒有實驗表明這些理論是正確的。弱電統一理論、標準模型之所以成功，主要是因為它們有所預言，並且預言的粒子在之後都被發現了出來。相比較而言，弦理論、M理論給出的實驗檢驗方案非常驚人，有的需要用到星系這麼大的加速器。並且像質子衰變、發現超對稱粒子的蹤跡這樣的實驗也沒有取得任何結果。對於搞理論的物理學家來說，這樣的實驗結果很讓人頭疼，理論物理學家往往習慣了給出理論後讓實驗物理學家去怎麼做實驗，而弦理論方面的研究卻輪到了實驗物理學家拿著實驗結果去難為理論物理學家了。