今年六月底，哈佛大学弦理论家卡姆朗·瓦法（Cumrun Vafa）和他的合作者们在预印本库arxiv上连续提交了两篇关于“弦论沼泽地”的文章。根据他们最新提出的理论猜想，我们的宇宙（或者说我们目前描述宇宙演化的标准模型）无法在弦理论中存在。这一充满争议的观点很快在弦论界和宇宙学界激起了激烈的讨论：有人觉得这肯定是错的，有人说这一猜想否定了弦论，也有人认为我们对宇宙的描述需要改变。
为什么这一猜想会引起诸多争论，它对万物理论和宇宙学的发展又会有什么影响？要讲清楚“沼泽地”是怎么回事，我们首先回顾下宇宙学和弦论近些年来的发展。
过去的一百年里，我们对宇宙的认识经历了翻天覆地的变化，宇宙学也摆脱了哲学和神学的思辨色彩，成为一门实证的科学。现在人们知道，宇宙起源于一场大爆炸，并在持续不断地膨胀。过去的几十年可以说是宇宙学发展的黄金时代：一方面，越来越精确的天文观测展现给了我们宇宙更完整的膨胀历史；另一方面，基础理论的进步让我们得以更深入的理解宇宙的起源和演化。其中最具代表性的进展就是暗能量的发现和宇宙暴胀理论的提出。
自哈勃发现宇宙的膨胀后，人们通常认为，由于引力的相互作用，宇宙的膨胀速度应该是越来越慢的。然而在1998年，两组天文学家通过观测遥远星系中的超新星发现，我们宇宙的膨胀居然越来越快了。是什么东西能驱动整个宇宙进行加速膨胀？根据广义相对论，我们推测它必须拥有和普通物质截然不同的性质——负的压强，物理学家把宇宙中这种奇异的能量形式称为“暗能量”。
后来，宇宙微波背景辐射、重子声学振荡等天文观测进一步确立了宇宙今天在加速膨胀的事实。而且现在我们知道，暗能量占了宇宙总能量密度的近70%。
揭示隐藏在宇宙万物背后的最基本规律一直是理论物理学家最伟大的梦想。长久以来，很多人相信存在一个所谓的万物理论，可以把广义相对论和量子场论统一到一起，而弦理论就是万物理论目前最有力的候选者。支持者们认为，不管是宇宙的诞生和演化，还是微观世界基本粒子间的相互作用都可以在弦理论的框架下得到统一且自洽的解释。自然，宇宙加速膨胀这一令人意外的发现也引起了众多弦论家们浓厚的兴趣。
在弦理论中，所有的基本粒子都是非常微小的、不停振动的弦。然而要保持数学上的自洽，弦理论只能存在于10维时空之中，那么应该怎么用它来描述我们生活于其中的四维时空呢？弦理论家发现，这多出来的六个空间维度其实可以被卷曲到非常小的微观尺度，以至于我们无法探测到，这一处理方法被称之为弦理论的紧致化。在紧致化之后，我们便可以用一个低能有效理论（近似理论，但很有效）来描述熟悉的四维世界。
紧致化的一个有趣后果，就是卷曲起来的额外空间维会贡献四维时空中的真空能，而真空能的作用正等同于上文所提到的宇宙学常数。那是不是意味着，利用弦理论我们就可以解释加速膨胀的宇宙了呢？然而，故事并没有想象中那么简单。首先，进一步的研究发现，弦论有10500种之多的紧致化方案可以将六个空间维度卷曲到微观。因而所有的可能性会形成一个巨大的多维理论空间，该空间中的每一点都代表着一个不同的四维时空中的有效理论。
在这个理论空间中，真空能的取值形成了一个复杂的“山脉地形图”，被理论家称之为弦景观（String Landscape）。
由弦理论导出的所有有效理论描述了四维宇宙的各种可能性，形成巨大的弦景观。而与之相对，瓦法早在2005年就提出了弦沼泽地的概念。他指出，并非所有的有效理论都可以从弦理论中导出。有许多看上去自洽的有效理论其实和弦理论并不兼容，那它们就不属于弦景观，只能被排除到所谓的“沼泽地”当中。
那么是不是有判据可以告诉我们，什么样的有效理论跟弦理论是兼容的，什么样的无法在弦理论中实现？由于对量子引力的理解现在依然很不完善，物理学家只能依据现有的认识来拼凑一下合理的判据是什么样的，这些有根据的推测即所谓的沼泽地猜想。
一个著名的例子是“弱引力猜想”。这一猜想认为，在自洽的量子引力理论中，引力必须是所有相互作用力中最弱的。这意味着，如果一个量子场论中包含了比引力还要弱的相互作用，那它很可能就处在沼泽地里。在过去的十几年间，这一猜想已经对暴胀模型在弦理论中的构造提出了诸多的挑战。
在今年六月份的两篇文章中，瓦法等人提出了一个新的沼泽地猜想：弦理论给出的正的真空能只能随着宇宙的膨胀而衰减，而且衰减速度非常快。这一论断看上去简单，但对宇宙学却有着非同一般的影响，因为如果它正确的话，弦理论将同时与我们现在对暗能量和暴胀的理解相矛盾！具体来说，这个新的“德西特沼泽地猜想”其实直接否定了弦理论中稳定的而且正的真空能的存在，即德西特宇宙在弦论的沼泽地里。
近年来理论物理的发展同我们对宇宙的认识产生了越来越紧密的联系——宇宙学家利用基础理论来描述宇宙的演化，同时物理学家也从越来越精确的宇宙学观测中寻找检验新理论的办法。沼泽地猜想从一个新的角度对理论物理学家们提出了挑战：如果原本以为的万物理论和我们的宇宙不相容，我们将何去何从？针对这一话题，理论界很快活跃了起来。
持不同观点的研究者们在各种会议上进行激烈的争论，甚至为此放弃了计划好的暑期度假而甘愿去“沼泽地”里探险。
短短两个月，arXiv上已经出现了近30篇相关的文章。稍作总结，笔者认为目前在物理学家面前摆着三个选项——弦理论、沼泽地猜想，以及由单场慢滚暴胀和宇宙学常数暗能量构成的宇宙学标准模型。仔细思考一下就会发现，这三者里面至少有一个是有问题的。首先值得怀疑的就是“德西特沼泽地猜想”。
猜想毕竟只是猜想，就连瓦法本人也承认，这一大胆的论断有可能是错的。在过去的两个多月里，已经有人着手去构造反例来在弦理论中实现正的且稳定的真空能。
KKLT的支持者们也依然认为，德西特宇宙在弦景观中是可以存在的。也许我们对弦理论的进一步研究最终会否定掉这一猜想。那样的话，弦理论跟暴胀和暗能量就可以是相容的，物理学家依然可以尝试从弦理论中构造我们的宇宙。另外，宇宙学标准模型也有可能出了问题。
瓦法和他的合作者们就在文章中就探讨了描述我们宇宙演化的其他可能性。他们考虑了不用恒定的宇宙学常数，而用动力学演化的精质（Quintessence）暗能量来驱动今天宇宙的加速膨胀。
对于极早期宇宙来说，他们认为应当考虑暴胀之外的替代理论。不过，值得注意的是，“德西特沼泽地猜想”排除掉的仅仅是单场慢滚暴胀这一类模型。即便这一猜想是对的，其他暴胀模型（比如多场暴胀），依然有可能在弦理论中实现。然而，最后还有一种可能性——如果理论家真的证明了“沼泽地猜想”是对的，同时未来的天文学观测又进一步证实了宇宙学标准模型，那么我们就真的要考虑放弃弦理论了。