物理学最大的问题之一，正是除了少数无法充分解释的谜团外，人类所掌握的事物都在无比顺利地运行，这甚至顺利到让我们无所适从。我们试图修改两个描述宇宙的最佳（但从根本上却相互矛盾的）理论——标准模型和广义相对论，却无一例外受到已有数据的重重限制。

然而，宇宙待探索之处无穷无尽，像暗物质、暗能量和物质——反物质不对称之类的谜团至今尚未解开。那么，我们应该从何开启基础物理学的下一次伟大革命呢？这就是约翰·乔达诺想知道的，他向我问道：

“您一直大力支持物理学中的共识。别的物理学家有时会滔滔不绝地发表一些天马行空的理论，但您却言简意赅，用清晰的数据和外行人都理解的方式清楚地解释当下的共识观点。我的问题是：您认为在未来20到30年内，我们实际可行的实验可能会撼动当前物理学科学共识的哪些领域？”

这个问题好极了。跳出现在，看看我们将走向何方。

要知道要去往何方，首先要知道身处何地。我们知道，我们所在的宇宙之中，基本粒子物理学的标准模型已经成功解释了迄今为止观察到的所有已知、已探粒子之间的相互作用。宇宙由夸克、轻子和规范玻色子组成。规范玻色子调节四种基本力中的三种及希格斯粒子，希格斯粒子为所有标准模型的大质量粒子提供静止质量。

还有广义相对论—— (非量子)引力理论，提出了时空与宇宙中物质和能量之间的关系。简而言之，物质和能量告诉我们时空如何弯曲，而弯曲的时空告诉我们物质和能量如何运动。

爱因斯坦的广义相对论经过无数次科学测试，通过了人类有史以来最严格的测试。

超越广义相对论（解释了引力、黑洞、膨胀宇宙和热大爆炸）和标准模型（解释了其他三种力、已知粒子和反粒子，以及所有粒子物理实验的结果）的困难在于，如果试图以简单、直接的方式来修改，最终得到的结果将与现有的测量和观察结果相冲突。

用目前的物理学共识理论来玩“双面”游戏很容易。“嗯，伊桑可能是个天体物理学博士，他说标准模型和广义相对论是正确的，但有一些科学家说另一种理论是正确的，我觉得这种情况更令人信服。”

不幸的是，科学实际上并不是这样运作的。

标准模型粒子及其超对称对应粒子。超对称性略低于50%的粒子已经被发现，略高于50%的粒子从未显示出它们存在的痕迹。超对称性旨在改进标准模型，它试图取代主流理论，却还没有对宇宙做出成功预测。如果所有能量都没有超对称性，弦理论必定是错误的。

超越目前的科学认知需要承担巨大的举证责任，尤其要克服以下三个障碍：

· 必须成功再现所有相关且有效的主流理论；

· 必须解释已经观察到或测量到的现象，这些现象是主流理论不能或无法解释的；

· 必须进行新颖、可检验且不同于主流理论的预测，然后进行重要的相关测试。

然而大多数尝试性扩展甚至在第一步就失败了。我们对引力和基本粒子进行了如此多的精确测试，以至于你能设计出的任何替代方案——从修正的引力理论到额外的维度，再到额外的基本对称或统一——对它们的存在都已经有了非常严格的限制。

统一的观点认为，所有三种标准模型力，甚至更高能量的引力，都统一在单一框架中。这个想法很有说服力，已经引发大量研究，但尚未得到半点证实。在更高的能量下，量子引力理论有可能统一所有的力。但这种情况通常会影响受到严格限制且可观察到的低能现象。

然而，一些强有力的证据表明，我们当下所知尽管无误但并不全面。

我们知道，遥远的星系似乎以一种与宇宙不相匹配的速度远离我们，宇宙只充斥着标准模型粒子，受广义相对论支配；单个的引力源——星系、星系团，甚至是巨大的宇宙网——都不符合预测，除非加入新的成分，比如暗物质；尽管标准模型下的物理定律会产生或毁灭等量的物质和反物质，但我们居住的宇宙绝大多数是由物质组成的，其中只有微量的反物质。

换言之，“已知物理学”并不能解释我们在宇宙中观察到的一切。