宇宙为什么在加速膨胀？把物质聚集成星系的引力为何阻止不了星系彼此远离？科学家根据弦理论提出，在可观测的最大尺度上，引力子可能逃逸到了额外维度中，引力因此变成了斥力。天文学家通常认为，暗能量导致了宇宙的加速膨胀。但是，引力定律在最大尺度上失效也会产生相同的效果。弦论提出了一种新的引力定律。弦论不仅仅是描述细微尺度的物理定律，它还能对宏观世界产生影响。
弦论提出，宇宙存在一些普通物质无法进入，但引力或许能逃逸进去的额外维度。这种逃逸产生了不可恢复的时空扭曲，进而造成宇宙加速膨胀。它会对行星运动产生细微的影响，并被观测到。宇宙学家和粒子物理学家很少像今天这样烦恼。尽管标准宇宙模型得到了最近一些观测的证实，但它仍有一个大漏洞：没有人知道为什么宇宙正在加速膨胀。如果你向上扔一块石头，它不会加速飞离地球，因为地球引力会让它上升的速度慢下来。
同样，在宇宙大爆炸膨胀中飞散的遥远星系，由于互相吸引，彼此远离的速度也应该会逐渐慢下来。但事实上，它们正在加速远离。许多研究人员将宇宙加速膨胀归因于一种叫做暗能量的神秘物质，但鲜有物理学证据支持这些精致的术语。唯一逐渐明晰的是，在可观测的最远距离处，引力以相当奇怪的方式起作用，它变成了斥力。物理学定律认为，引力由物质和能量产生。
因此，部分物理学家把这种奇怪的引力归因于某种奇怪的物质或能量，这就是暗能量的由来。但也有可能，这些物理学定律本身就需要改变。多年来，物理学家已经提出了一些似乎可行的量子引力理论，其中最著名的就是弦理论。当引力作用于微观距离时，例如在黑洞中心，巨大的质量被压缩在一个亚原子体积的范围内，物质开始表现出奇异量子属性。弦理论正是描述了引力定律在这一尺度上如何作用。
在较大尺度上，弦论物理学家通常假设量子效应无关紧要。但是，最近几年的宇宙学发现要求研究人员重新考虑这个假设。近20年前我和同事提出，弦论不仅会在微观尺度上改变引力定律，在大尺度上也是如此。之所以能够做出这种修正，是因为弦论引入了额外维度，即粒子能够运动的额外方向。与常规的三维空间相比，弦论增加了6~7个维度。过去，弦论物理学家认为这些额外维度非常小，人类无法看见，也无法进入。
但最新的研究进展显示，部分或所有的额外维度可能都是无限大的。我们看不见它们，并不是因为它们太小，而是因为组成我们身体的粒子被限制在常规的三维空间中。一种能够超越这一限制的粒子就是传播引力的粒子。在这种情况下，引力定律需要做出修改。