也许，物理学中两大未解之谜——物质的本质和黑洞的本质——的碰撞是不可避免的。然而，没有人预料到这次相遇，也没有人预见到它会在产生关于宇宙运作的新颖思想方面带来如此丰硕的成果。
1996年，哈佛大学的Andrew Strominger和Cumrun Vafa在研究弦理论的数学时，一个描述所有基本粒子为能量振动弦的物理模型，他们意识到弦方程可以预测某些黑洞的一个关键属性。研究人员看到了一个机会。到目前为止，弦理论的预测在实验室技术上仍然无法验证，但对黑洞的分析有助于将其与现实世界联系起来。这样的工作也有助于阐明宇宙早期历史的事件。这一概念性的突破催生了一个令人惊讶的新研究领域——弦宇宙学。
剑桥大学的Stephen Hawking和其他志同道合的研究者迅速从弦理论的晦涩概念中发现了巨大的意义。例如，该理论可能解释为什么宇宙的膨胀似乎在加速而不是减弱。大多数宇宙学家都接受了基于爱因斯坦广义相对论的一个解释，该理论认为如果宇宙充满了奇异形式的能量，那么引力在长距离上可能是排斥的。现在，一些理论家则提出，宇宙之所以加速膨胀，是因为引力在巨大距离上因某种泄露到弦理论所预测的更高维度而变弱。
弦理论也可能为存在的最初时刻提供另一种图景。根据一个主要的宇宙学模型——暴胀理论，整个可见宇宙在大爆炸后迅速膨胀，在宇宙年龄为10-35秒时，从一个比质子小得多的点瞬间膨胀到一个橙子大小的球体。没有人令人满意地解释过为什么会发生暴胀。最近，弦理论启发了一种新的方法。普林斯顿大学的Paul Steinhardt等人推测，我们三维宇宙是一个更大、更高维现实的一部分，而大爆炸是我们的三维宇宙与另一个类似的三维宇宙碰撞的结果。这次碰撞的能量可以解释宇宙的许多观测特征，而无需一个无法解释的暴胀时期。
这些发展使一些物理学家感到乐观，认为弦宇宙学正接近实现18世纪法国哲学家Pierre-Simon Laplace的希望，他相信存在一个理论，我们可以从中推导出关于宇宙的一切知识。但Hawking对这种“万有理论”的可能性表示怀疑。他的理由基于量子引力、黑洞的信息内容，尤其是数学家Kurt Gödel在1931年提出的定理，该定理指出任何形式的数学系统都包含一些无法证明的陈述——它总是有些不完整。
本着Gödel证明的精神，Hawking提出了以下陈述：关于宇宙的这个陈述在万有理论中是无法证明的。如果该陈述为真，那么它在理论中就无法被证明；如果该陈述为假，那么万有理论就允许我们证明一个错误的陈述。因此，万有理论要么是不完整的，要么是不一致的。尽管这样的陈述似乎与真实的物理过程关系不大，但Hawking指出，一个支配理论本身的创造者，因而也支配理论本身的创造的理论，会导致逻辑问题。
加州理工学院的弦理论家John Schwarz不屑于Hawking的论点。他说：“如果不存在一个简单的方程就能概括最终理论，我们也不会因此停下脚步。我们仍然会尝试使用方程的拼凑来描述所有我们想了解的关于宇宙的事情。”
仰望星空 下一代天文观测设备，其中一些已在建造中，将探测到多种不同类型的波和粒子，它们都为理解宇宙的运作方式提供了独特的信息。
伽马射线
大型空间望远镜
内容：这是一个轨道天文台，灵敏度是现有伽马射线望远镜的50倍。它将开辟对类星体、中子星、暗物质粒子以及宇宙早期历史性质的新研究途径。时间：2007年 成本：6亿美元
钱德拉X射线天文台-X
内容：美国宇航局的下一代X射线空间天文台。它将使用四颗卫星协同工作，如同一个巨大的望远镜。通过收集高能X射线，它将研究黑洞的物理学、星系团的演化以及爆炸性恒星中对生命至关重要的重元素的形成。时间：2016年 成本：8亿美元
巨型麦哲伦望远镜
内容：一个地面望远镜，包含七个直径27.5英尺的镜子，配合能够抵消大气扰动的机械致动器。它将聚焦于恒星和行星的诞生、星系的起源以及宇宙结构的演化。时间：2016年 成本：4亿美元
詹姆斯·韦伯太空望远镜
内容：哈勃望远镜的继任者，与欧洲和加拿大合作建造。它将探测宇宙中第一批恒星发出的微弱、高度红移的光，并回答关于星系形成、外星行星和宇宙几何学的基本问题。时间：2011年 成本：30亿美元
普朗克
内容：欧洲航天局的卫星，能够探测到宇宙微波背景温度的微小波动。它将收集关于导致宇宙中物质和能量混合出现的大爆炸条件的数据，这将有助于解释宇宙的起源和命运。时间：2007年 成本：5亿美元
平方公里阵列
内容：世界上最大的射电望远镜，拥有150个直径330英尺的天线阵列。由15个国家组成的联合体建造。目标包括研究大爆炸、探测星系的起源、在超大质量黑洞附近检验相对论，以及寻找类地行星。时间：2020年 成本：10亿美元
冰立方
内容：一个独一无二的望远镜，由4800个光探测器组成，嵌入南极的超净冰层中。它将追踪来自超新星爆发和活动星系的中微子，搜索暗物质，并寻找前沿物理理论预测的所谓“超对称粒子”。时间：2010年 成本：2.7亿美元
激光干涉空间天线
内容：美国宇航局和欧洲航天局合作的项目，将建造三个相距300万英里的卫星，用于探测引力波——时空的涟漪。理论上，这样的波曾在宇宙生命最初的万亿分之一秒中从大爆炸中回荡。
剑桥大学的Stephen Hawking已经开始思考我们知识的最终界限在哪里。
许多顶尖物理学家正在寻找一个能够解释宇宙运作所有方面的单一理论。他们会成功吗？ H:
到目前为止，大多数人已经含蓄地假设存在一个最终的理论，我们最终会发现它。事实上，过去我自己也曾建议我们可能很快就能找到它。然而，我们最近意识到，两种领先的最终理论候选——超引力理论和弦理论——只是一个称为M理论的更大结构的一部分。尽管其名称如此，M理论并不是一个单一的理论。它实际上是一个理论网络，每个理论在某些情况下都能很好地工作，但在其他情况下则会失效。这些理论具有截然不同的性质。例如，在某些理论中空间有9个维度，而在其他理论中则有10个维度。然而，所有这些理论都处于相似的地位——没有任何一个可以说比其他理论更能代表真实世界。这现在让我怀疑是否有可能在一个有限的陈述数量中，建立一个单一的宇宙理论。
M理论的拼凑性质仅仅是我们无知的反映吗？ H:
还有其他纯粹理论上的原因，让我们相信一个终极的万有理论可能是不可能的。例如，有Gödel定理，它指出你无法建立一个有限的公理系统来证明数学中的所有结果。物理理论是一个数学模型，所以如果存在无法证明的数学结果，就存在无法解决的物理问题。但Gödel定理的真正相关性在于它与试图证明涉及自身的陈述会产生不一致性的事实有关。其中一个最著名的例子就是断言“这个陈述是假的”。如果该陈述是真的，那么根据该陈述本身，该陈述就是假的。但如果该陈述是假的，那么该陈述就必须是真的。因为我们不是从外部观察宇宙的天使，我们——以及我们的理论——都是我们所描述的宇宙的一部分，因此我们的理论也是自我指涉的。所以人们可能会期望，它们也可能是要么不一致，要么不完整的。
你对不存在单一终极理论的可能性感到困扰吗？ H:
如果不存在一个可以用有限数量的原理来表述的终极理论，有些人会非常失望。我曾经属于那一类，但我已经改变了主意。我现在很高兴，我们的探索永无止境，我们将永远面临新的发现的挑战。没有它，我们会停滞不前。
