在前沿科學(xué)理論中，最出名的就是相對(duì)論和量子理論，這兩大理論經(jīng)常能見(jiàn)諸于報(bào)紙、網(wǎng)絡(luò)，除此之外，比較有名的就當(dāng)屬弦理論了。
弦理論產(chǎn)生的背景，是上世紀(jì)相對(duì)論和量子理論創(chuàng)立以來(lái)，它們?cè)谠诟髯灶I(lǐng)域都能得到了很好的發(fā)展。而且，相對(duì)論和量子理論也開(kāi)始統(tǒng)一，發(fā)展了量子場(chǎng)論，小至太陽(yáng)系，大至整個(gè)宇宙的范圍內(nèi)，都得到了很大的驗(yàn)證。但是在極端情況下，兩者產(chǎn)生了不兼容自洽，在原有的框架下無(wú)法統(tǒng)一的現(xiàn)象，這時(shí)候便誕生了弦理論。換句話說(shuō)，弦理論實(shí)際上是一種試圖在更大框架下連接相對(duì)論和量子的理論。
在量子理論中，粒子學(xué)認(rèn)為物質(zhì)都是由只占一度空間的“點(diǎn)”狀粒子所組成，這也是當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)的物理模型，也是在物理解最廣為被接受的模型。標(biāo)準(zhǔn)粒子模型其實(shí)能解釋相當(dāng)多的物理現(xiàn)象，也成功的預(yù)測(cè)了相當(dāng)多的問(wèn)題，但是該粒子模型卻在一些前沿研究現(xiàn)象上出現(xiàn)了無(wú)法做出解釋的情況。比如說(shuō)，在靠近粒子的地方的引力會(huì)增加至無(wú)限大等。
這時(shí)候，弦理論便出現(xiàn)了，它提出了物質(zhì)的最小組成并不是我們傳統(tǒng)所認(rèn)為的原子、電子、中微子、夸克等所謂的點(diǎn)狀物質(zhì)，是以跟類似弦一樣的線狀物質(zhì)，當(dāng)然，這個(gè)尺寸是極小的，小到我們目前最先進(jìn)的儀器都無(wú)法觀察到。
弦理論認(rèn)為，這個(gè)“弦”物質(zhì)，根據(jù)振動(dòng)狀態(tài)的不同，可以產(chǎn)生出不同的基本粒子，也及是說(shuō)基本粒子，其實(shí)就是這根“弦”不同振動(dòng)狀態(tài)下的表現(xiàn)。相比于量子理論的粒子模型，“弦理論”的基礎(chǔ)是“波動(dòng)模型”，因此對(duì)目前研究所遇到的問(wèn)題可以進(jìn)行有效的解釋，比如說(shuō)可以解釋黑洞存在的問(wèn)題。
超弦理論與以往量子場(chǎng)論和規(guī)范理論不同的是，它要求引力存在，同時(shí)也要求規(guī)范原理和超對(duì)稱。將引力和其他由規(guī)范場(chǎng)引起的相互作用力自然地統(tǒng)一起來(lái)是超弦理論最吸引人的特點(diǎn)之一，也正是這樣，在科學(xué)界中吸引了一大批科學(xué)家進(jìn)行研究。
超弦理論第一次使人類從微觀理論出發(fā)，利用統(tǒng)計(jì)物理和量子力學(xué)的基本原理，嚴(yán)密的導(dǎo)出了宏觀物體黑洞的熵和輻射公式，成功的解釋了黑洞的熵和輻射問(wèn)題，這一成就也使得超弦理論成為在關(guān)于引力和其他相互作用力方面解釋最成功的理論。而且，超弦理論也是目前最有希望實(shí)現(xiàn)量子理論和相對(duì)論大統(tǒng)一的理論。
關(guān)于弦理論和超弦理論的關(guān)系，其實(shí)“弦理論”這一用詞所指的原本包含了26度空間的玻色弦理論，加入了超對(duì)稱性后，便成為超弦理論。在當(dāng)前物理界，“弦理論”一般是指的就是“超弦理論”。
當(dāng)然，上面說(shuō)的只是弦理論的最基本內(nèi)容，更深的弦理論學(xué)說(shuō)可不僅僅是描述“弦”狀物體，還包含了點(diǎn)狀、薄膜狀物體，更高維度的空間，甚至平行宇宙等內(nèi)容。
雖然超弦理論已經(jīng)有了巨大的進(jìn)步，但是它到目前為止，僅僅是在理論上對(duì)某些方面做出了成功的解釋，但并沒(méi)有得到任何的驗(yàn)證，甚至也沒(méi)有準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)成果。即使在統(tǒng)一自然界四大基本力的過(guò)程，超弦理論還存在很多未能解釋的問(wèn)題。因此，弦理論以及其他的前沿理論的研究，還有很長(zhǎng)的路要走。
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