量子力学和广义相对论是20世纪早期物理学领域最伟大的胜利。但它们却很难彼此相容。这个困难和重整化有关。在前面的章节中我们已经讨论过光子和引力子，通过比较光子和引力子我们来讨论什么是可重整化。结论是这样的，光子将导致一个可重整化的理论（即一个好的理论），而引力子将导致一个无法被重整化的理论——这也就不能算是理论了。
光子对电荷作出响应，但它们自己却不带电。例如，氢原子中的电子是带电的，当电子从一个能级跃迁到另一个能级时，它发射出一个光子。这就是所谓光子对电荷作出响应。说光子本身不带电就和说光不能导电一样。如果它能的话，我们触摸被太阳晒了很久的东西，我们就会被电击。光子之间也不能相互响应因为它们只对电荷响应。
引力子不对电荷响应，但它对质量和能量响应。因为引力子也携带能量，它们自己也对自己响应。它们能自我引力化。看起来这不会有问题，但这就是我们麻烦的来源。量子力学告诉我们引力子既是粒子也是波。根据假设，粒子就是一个点状物体。我们距离一个点状的引力子越近，它激发的引力就越强。引力子的引力场可以理解为它发射出的其他引力子。为了标记所有这些引力子，我们称最初的那个引力子为妈妈引力子。妈妈引力子发射出的引力子为女儿引力子。离妈妈引力子不远处的引力场非常强。说明它的女儿引力子具有非常强的能量和动量。这也可以从不确定原理看出：女儿引力子是从距离妈妈引力子很近的Δ×处观察到的，这意味着它们动量的不确定度Δp很大，满足关系Δ××Δp≥h/4π。问题是引力子还对动量作出反应。女儿引力子自己也将发射出引力子。整个过程就是这样开始的：你没法跟踪所有这些引力子的效果。
对电子来说实际上也会发生类似的事情。如果你非常靠近电子并测量它的电场，电子会被激发并发射出大动量的光子。看起来这没什么，因为我们知道光子不能继续发射光子。麻烦的是，它们可能会分裂，分裂为电子和正电子，然后就可以发射出更多的光子。这非常糟糕！神奇的是，对电子和光子而言，你实际上能跟踪所有这些粒子相互之间的级联增生。我们把电子和它所有的后代看成一个整体，称它为“穿好衣服”的电子。电子的后代在物理学家的行话里称为虚粒子。重整化就是计算全部虚粒子的数学方法。重整化的精神是，电子自己可能具有无穷的电荷和无穷的质量，但一旦电子穿上衣服，它将具有有限的电荷和有限的质量。
图4.1 左图：一个电子（e-）可以产生虚粒子：光子（γ）、正电子（e+ ）和更多的电子。粒子的级联增生足够慢，使得我们可以用重整化方法计算它们。右图：一个引力子（h）产生了太多的虚引力子以至于我们没法用重整化对它们进行计算。
引力子的麻烦是你没法把围绕它们的虚引力子云重整化。广义相对论——引力的理论——是不能被重整化的。这听上去是个晦涩的技术问题。也有可能，我们把问题搞错了，但这只有微小的可能性。可能性稍大的是，有一种和广义相对论类似的，称为最大超引力的理论是可以重整化的。但和大多数弦理论家一样，我非常确信地认为把量子力学和引力融合在一起会碰到一个根本的困难。
在弦论中，我们上来就假设粒子不像点，它们是弦的不同振动模式。弦非常细小，但它有确定的长度。这个长度非常小，根据弦论中的一般看法，只有大约10-34 米。现在，弦像引力子一样互相响应。你可能会担心由虚粒子云导致的一整套麻烦——实际上，我们有虚弦——它可能和引力子一样会失去控制。这个问题并没有出现，因为弦不是点。引力所有的困难都来自点粒子，我们假设它们是无穷小的，就像它的名字所提示的“点粒子”。把引力子替换为振动的弦解决了它们之间是如何相互作用的问题。我们可以这么来解释，当一个引力子分裂为两个的时候，你可以确定分裂发生的时刻和位置。但当一个弦分裂时，它就像一根管子的分叉。在分叉的地方，管壁并没有破：光滑的Y形状，严丝合缝，只是形状有些特别。所有这些都决定弦的分裂是一种比粒子的分裂更和缓的事件。物理学家说弦之间的相互作用本质上是“软”的，而粒子之间的相互作用本质上是“硬”的。正是这种软使得弦理论比广义相对论更乖巧，而且更容易被量子力学处理。
图4.2 引力子的分裂很突兀。弦的分裂发生在一段时空区域里，所以它更温柔。
