迄今为止，我都在讨论D-膜上的膜。这么做的原因是D-膜是最重要，最被人们理解，同时也是最多样的膜。但这样也会遗漏掉其他的膜。部分原因是它们比D-膜还要怪异。关于它们也许还有更多需要讨论的。其中最怪异的当属M-理论中的膜。
M-理论，如果你还记得的话，是一种以十一维超引力为其低能极限的量子力学理论。尽管M-理论在作者写这的时候已经有超过十年的历史了，我刚才所作的说明仍然是我们所知关于它最重要的特征。我不得不说这是令人失望的。M-理论仍然和11-维超引力大有关系。具体来说，它包括两个黑膜：M2-膜和M5-膜。它们与弦论中的黑膜类似，这些黑膜描述的是被视界包围的一群D-膜。它们和黑D3-膜尤其地像。
M2-膜在两个空间的方向上伸展开，M5-膜在五个方向上。和D-膜类似，在M-理论描述的十一维空间中，它们可以笔直地伸展出去或者它们可以自我包裹封闭起来。不幸的是，我们不太理解M-膜是如何涨落的。我们可以跟踪单个拉长并几乎是水平的M2-膜的运动。它的运动就好像是我在上节描述过的D1-膜上的涟漪。类似地，我们还可以跟踪单个M5-膜的运动。但当我们考虑多个M-膜一个一个叠起来的时候，情况就会变得复杂，很多年来人们一直不能理解它。实际上就在我写这一章的时候，这堵无知之墙看起来开始出现裂缝了。有几篇文章开始试着描述两个或更多个叠在一起的M2-膜。但我们距离像在弦论中那样能够详细理解的层次还很遥远。对弦而言，不管这个弦在空间中是直的还是弯曲的，我们既能用经典力学也能用量子力学来描述它的运动。为了理解M2-膜，我们还有几个概念上的困难需要克服。至于M5-膜则还要神秘得多。
在M-理论中还有一类膜很神奇。这种膜是时空的边缘。它是空间自身结束的地方。通常在弦论中，空间是无法终止的，没有D-膜弦就不可能终止。使空间终止的膜是M-理论中比较疯狂的想法，但它实际上已经被很好地接受了。可以证明在时空的边缘有光子，很像D-膜上的光子。但时空边缘的光子和一个特别有意思的理论有关，这个理论称为超对称的E8 规范理论。20世纪80年代的中期出现了很多工作，当时正值第一次超弦革命之后，这些工作试图利用这个理论重新发现关于电磁学和核力的理论。结果表明所有这类工作都有一个M-理论的解释，其基础就是以一个空间截止膜（space-ending brane）为终结的时空。
空间截止膜是使M-理论超越11-维超引力的关键途径之一。这个进展需要使用一些量子力学。另一个这样的进展是计算M2-膜和M5-膜的质量。实际上，当我们把一个M2-膜笔直地伸展开并水平地穿越整个无限区域的时候，它的质量将是无穷大的。同样的结论对M5-膜也成立。根据量子力学，我们还可以知道单位面积M2-膜的质量是一个确定的数。这实际上为我们提供了比弦论更多的信息：我们知道在弦论中每单位长度弦的质量是任意的。
除了D-膜和各种条纹状的M-膜，在超弦理论中还有一种膜。实际上，它是可以理解的第一种膜。它是5-膜，类似于M5-膜，但它是在十维中的，而非十一维。有时候它也被称为孤子5-膜，由于缺少更具描述性的名字，我将继续用这个名字叫它。在物理学中孤子是个常见的概念，通常它们是重的、稳定的对象。经典的例子是一个沿水槽，比如运河传播的波，这个波是不耗散的即它永远不会破掉。“孤子”使我们想起“孤独”这个词。它试图告诉我们孤子具有它自己的同一性。今天我们知道D-膜也具有它们自己的同一性，所有膜都可以被粗略地定义为弦论中的孤子。但这里我将仅使用“孤子”来描述我刚刚提到过的5-膜。
孤子5-膜因为以下两个理由值得一提。首先，当我们开始讨论弦对偶的时候，知道孤子5-膜将会是有帮助的，因为对偶对称将它与其他膜联系起来。其次，我们对孤子5-膜的理解提供了一个关于时空思想的例子，在这个例子下，时空本身是没有意义的，它的存在仅仅是在描述弦的运动。在第4章中我曾用时空中的弦与赛道上的赛车类比来说明这个思想。根据赛车运动的数据我认为我们得到的关于赛道的第一个显著特征是它是一个封闭的圆环。嗯，关于孤子5-膜的中心想法和这个类似。你首先假设超弦在球的表面上运动。实际上，因为技术细节的原因，你用的这个球面会比靠近地球表面的球面多一维。这个更高维度的球称为3-球面。我想说的是它就像我类比里的赛道：封闭、有限，而且有确定的尺寸。现在，如果你记得的话，超弦对它们所处的几何很挑剔。它们要求十维空间，而且它们还要求广义相对论的方程必须得到满足。从3-球面出发，你还需要加上时间和六个空间的维度。你最终搞定的这个形状是很独特的。它看起来是这样的，距离孤子5-膜很远地方的时空是平坦的而且是十维的。当你往近处移的时候，你将会发现时空中有一个具有确定大小的深洞：就是你出发时3-球面的大小。这个“深洞”与黑洞有关，就和弦论中的每个其他的膜一样。但实际上你可以深入到孤子5-膜中去，想多深就多深，而并不需要穿过一个视界。这意味着不论你有多深入一个孤子5-膜，你都可以转身并出来。洞深处的物理最终会变得很奇特：弦之间的相互作用会变强，在某些情况下额外的维度会打开，将我们带回十一维。
我希望本章会给你留下两个整体的印象。首先，弦并非故事的全部——远远不是。其次，整个故事是复杂的而且有很多细节。至少，它看起来是复杂的而且有很多细节。通常情况下，当事情变得如此复杂和具体的时候，一种更深层次的理解最终将会简化整个故事。化学就是这样的一个好例子，在化学里大约有100种不同的化学元素。使它们统一起来的理解来自这样的认识即它们都是由质子、中子和电子组成的。在通常的对高能粒子物理的理解中我们发现也有类似的情况，这次是大量的基本粒子。有光子、引力子、电子、夸克（六种！）、胶子、中微子和其他一些粒子。弦论试图提供一种统一的图像，这里每种粒子都是弦上不同振动的模式。在某个层次下超弦理论也会有它自身的繁复，出现很多不同的对象，这让人失望。从乐观的方面说，这种繁复形成了一个非常紧密编织起来的网络，这里每一种膜都可以和每一个其他膜也和弦建立联系。这些联系将是下一章讨论的主题。
我们很难不去设想是否有比膜更简单更基础的东西——比如某种“亚膜”它可以构成所有的膜。从弦论的数学里我还看不到存在“亚膜”的任何线索，但确实存在很多线索说明我们关于这种数学的理解是不完备的。第三次超弦革命，如果确实有的话，将会有很多问题有待解决。
