喜歡科幻電影和小說的伙伴們，應(yīng)該在電影小說里看過關(guān)于弦理論的相關(guān)故事情節(jié)，但一般這種情節(jié)都比較燒腦，不太容易理解，特別是弦理論還需要借助一些數(shù)學(xué)工具才能更準(zhǔn)備地描述出來。

弦理論是我們認(rèn)識(shí)世界的一種方式，主要是關(guān)于“宇宙萬物到底由什么組成的？”。以前人們認(rèn)為最小的結(jié)構(gòu)單元是原子，后來發(fā)現(xiàn)了更小的電子，質(zhì)子，質(zhì)子下面還有夸克。但是還有沒有比夸克更小的結(jié)構(gòu)單元呢？

目前的科學(xué)理論（粒子標(biāo)準(zhǔn)模型）認(rèn)為，電子，夸克等粒子都是基本粒子，它們是不能再分的。

不過弦理論認(rèn)為，宇宙萬物都是由最基本的弦組成的，弦在不停地振動(dòng)，就像一根振動(dòng)的橡皮筋那樣，弦理論可以詮釋很多種物理學(xué)現(xiàn)象。

在物理學(xué)上，電子夸克等基本粒子是沒有結(jié)構(gòu)的，在數(shù)學(xué)上可以看作是一個(gè)點(diǎn)。但如果是這樣，問題就來了：同樣的一個(gè)點(diǎn)，為什么可以表現(xiàn)為不同的基本粒子？有時(shí)候表現(xiàn)出來夸克，有時(shí)候表現(xiàn)出來電子或其他基本粒子？

為什么簡(jiǎn)單的一個(gè)點(diǎn)可以表現(xiàn)出如此豐富的物理信息呢？

為了詮釋這種問題，在20世紀(jì)70年代，一種前沿的理論，弦理論誕生了。根據(jù)該理論的詮釋，組成宇宙萬物的基本單元并不是像夸克電子這樣的基本粒子，而是像弦一樣不斷振動(dòng)的東西，一維的東西。弦不同的振動(dòng)模式（比如說振動(dòng)頻率）就會(huì)表現(xiàn)出不同的粒子。弦理論剛提出了，就引起了很大的轟動(dòng)，引起了很多理論物理學(xué)家的極大興趣。

振動(dòng)的弦，也分為兩種形式，一種是開放的弦，稱為“開弦”，就像線段一樣，有兩個(gè)端點(diǎn)。另一種是閉合的弦，就像圓圈一樣。弦理論認(rèn)為，傳播引力的引力子就是由閉合的弦組成的。

弦理論的誕生具有一定的偶然性和必然性，下面簡(jiǎn)單說說弦理論誕生的背景。

在弦理論誕生之前（實(shí)際上至今仍是如此），科學(xué)家們一直渴望找到一個(gè)物理學(xué)界大統(tǒng)一理論，能夠完全描述自然界四種基本作用力（強(qiáng)力，弱力，電磁力，引力）。

通過不斷地努力，前三種力，強(qiáng)力弱力和電磁力終于能夠統(tǒng)一了，但唯獨(dú)引力被排除在外，科學(xué)家們一直沒有找到引力子，目前關(guān)于引力子的概念都是一種假設(shè)，科學(xué)家們并沒有在大型粒子對(duì)撞機(jī)中發(fā)現(xiàn)引力子的存在。于是科學(xué)家腦洞大開，提出了弦理論（當(dāng)然過程就不是如此簡(jiǎn)單，這里只是簡(jiǎn)單描述），最先提出弦理論的是物理學(xué)家韋內(nèi)齊亞諾。

隨著弦理論的發(fā)展，出現(xiàn)了不同模式的弦理論，有多達(dá)五種弦理論。但我們都知道，描述大自然的理論應(yīng)該是唯一的，不可能有兩個(gè)不同的理論去描述大自然運(yùn)行規(guī)律。

到了上世紀(jì)八九十年代，一個(gè)科學(xué)家站了出來，它就是愛德華威滕，創(chuàng)建了史無前例的M理論，統(tǒng)一了之前的物種弦理論。

這里的M道理是什么意思呢？有人說是Magic（謎），有人說是Master，其實(shí)這些都不對(duì)。M并沒有什么非常特殊的物理學(xué)含義，它只是威騰的首字母W反過來寫而已。

最開始的弦理論必須是嚴(yán)格的九維度空間加上一維時(shí)間，這樣它才是自洽的，否則就不成立。而M理論則不然，它認(rèn)為宇宙是十一維度的，十一維度理論是超引力理論，該理論中存在一個(gè)非常特殊的解，而這個(gè)解的根本并不是一維度的弦，而是二維的膜，就像一張紙那樣，一張紙（膜）卷曲到非常微小的程度，就變成了一維的弦。

所以，M理論的提出開啟了弦理論的二次革命，認(rèn)為弦也可能不是自然界最基本的單元，而膜才是最根本的單元。