想了解弦理論，首先我們要提出一個問題，那就是構成宇宙一切物質的本質究竟是什麼？為了弄清楚這個問題，人們想盡了各種辦法對其進行描述，利用各種科學手段進行實驗求證，然後摒棄掉不可用的部分。但是當我們對於物質的瞭解進一步加深的時候，這些描述就會變得特別的複雜或者奇怪。弦理論就是這麼一個看起來非常美好，但又充滿爭議的理論，而且他經常被誤解。那麼為什麼人們會想出這樣的一個理論，它對於宇宙的描述到底是否正確？或者只是一個應該摒棄掉的不可用的理論？這套理論是否就是科學家一直苦苦追尋的可以解釋一切的終極理論呢？
當我們有能力近距離觀察各種事物的時候，我們驚奇地發現這其中深藏的奧妙。這些微小的世界的奇妙景觀，複雜的細胞，他們全由分子組成，而分子則由更小的原子組成。我們曾經認為原子就是組成整個宇宙的不可能再次分割的最小單元。但很快我們就發現，微小的電子緊緊圍繞著中心的原子核，而原子核中還含有中子和質子，在中子和質子裡。我們又很快發現了更小的粒子，大型強子對撞機將他們已無限接近於光速的情況下進行對賬，發現了一種完全不可再次分割的物質，也就是基本粒子。但是有一個問題，這個基本粒子太小，我們不能直接觀測到它，原因不管是我們人類本身還是一些觀測裝置，想要觀測就必須要光，而光的本質就是電磁波，不管你觀測與否，只要有光，就會有電磁波。
電磁波透過撞擊物體的表面，然後一部分反射到你的眼睛裡，你的眼睛透過特有的機制就可以分析出撞擊過物體表面的這段電磁波帶有的物體資訊，然後再由視神經轉化為脈衝訊號傳遞給大腦，再由大腦進行成像。
由於有光的地方就有電磁波，所以我們是不可以在沒有類似這種互動的情況下實現觀測，這對於大多數物質來說，電磁波的撞擊動作都不會對他們產生任何影響，但是基本粒子非常的小小到連電磁波，都不可能觸碰到它，可見光只會直接穿過它。如果你不能理解這個現象，試想一下，一束光在宏觀世界中的樣子，電磁波在光速指向的範圍內密集到無處不在，而如果我們放大來看，放大到基本粒子的大小，你就會看到，其實對於基本粒子來說，電磁波的執行特性是完全不可能觸及到基本粒子的。當然我們也可以縮小電磁波的波長來解決這個問題，但是別忘了波長越小意味著能量越大，所以結果不言而喻，如果我們用高能量的光束去照射他們，光就會直接改變他們的位置，所以結論就是我們沒有辦法精確的測量基本粒子，而這種現象則是量子力學中著名的海森堡測不準原理。
基本粒子究竟是什麼樣子，它的本質是什麼，沒有人知道，我們只知道它的存在。那麼在這種客觀條件下，我們要怎麼對它進行研究呢？最好的辦法就是提出一個數學模型，如果你不能理解數學模型的概念，來舉一個大家都能夠理解的例子，一個快遞紙箱，你想知道它的體積很簡單，長乘寬乘高，這就是一個非常簡單的數學模型，它可以求任何規則立方體的體積，不管是快遞、紙箱箱還是魚缸，而且越規則得數的這個誤差值就會越小。但是得到箱子的體積對於我們來說似乎沒有太大的意義。假如我們想給箱子裡放一些東西，我們就需要知道它能裝下多少東西，也就是內部體積。那麼顯然這個數學模型，就需要再加上紙箱的厚度引數，才可以得出相對更加精確的數字，那麼這就是另一個可以計算立方體內部體積的數學模型。
所以數學模型的概念就是對於現實世界的一個特定物件，為了一個特定的目的，根據特有的內在規律，做出一定的必要假設，然後運用恰當的數學工具得到一個數學結構。當然我們今天所提到的這個數學模型，或者說理論，都要比我們舉的這個例子，複雜不知道多少倍，但是限於篇幅也只能言簡意賅啊。
為了研究粒子，科學家們提出了一個叫做點粒子的模型，就是假設粒子在三維空間中只是一個點，這樣物理學家就可以定義他，並且透過數學模型計算他們之間的這個互動作用，這套理論就叫做量子場論，並且他也確實能夠解決一些棘手的問題，比如，電子的量子性質就被極其精確地測量出來了。也就是說就算粒子可能並不是一個點，是假設出來的，但是這樣的假設是可以讓我們在相當程度上精確的去描述宇宙，而這樣的方法也正是我們科學進步的真正動力，但是這裡面卻有一個。非常重大的bug一直沒有得到解決，也就是重力也稱引力。
究竟他們是從何而來呢？為什麼距離地球如此遙遠的太陽啊，可以影響到地球的運動呢？量子力學認為，力是由粒子的交換而來的，電磁力就是由光子交換而來，弱力是由弱規範的波色子交換而來，強力是由膠子交換而來，重力無法進行”量子化”。根據愛因斯坦的廣義相對論描述，重力並不像宇宙中的其他作用力。重力是一種時間空間的幾何學，傳遞重力的媒介，就是空間本身，空間是承載萬物的本源，在沒有任何物質的情況下，空間是扁平的。
就像是這樣，但是在有物質的情況下呢，就會導致空間的扭曲，進而影響周圍的物體。但是廣義相對論卻無法把其他三種力進行幾何化，也就是電磁力強力弱力所以。重力模型與量子力學的模型彼此之間並不相容，這也是他們之間衝突的地方。但物理學家試圖用假設的方式增加一個例子，作為描述重力的引數，使他們卻發現整個數學模型崩潰了，也就是加入這個新的變數之後，這個模型之前能夠推匯出的一切結果啊，現在全都推倒不出來了。所以這是一個非常重大的問題，除非我們可以結合兩者的模型，從而得到一個可以解釋一切的統一的物理學法則，不然想要解釋宇宙的本質是根本沒有辦法實現。
所以我們的天才科學家們，開始設想一個新的可以解釋一切的模型，所以弦理論應運而生。弦理論之所以被稱為有可能解釋一切的理論，是因為他們被描述為一種正在舞動的絲狀物，並且攜帶著能量。這些東西看上去就是類似震動著的琴絃，他們以各種。不同的震盪模式，從而產生出了不同的例子，就像是吉他弦，透過不同的振動模式而產生了不同的音符。如果理論成立，那麼這就是我們宇宙中，極微觀世界的運作模式。它是由無數的極其微小的能量絲組成的，它們以不同的這個頻率振動，從而產生出了不同的例子。不同的例子就保證了這個世界的多樣性。
我們來捋一下啊，無論是物質粒子、電子夸克，還是放射性粒子，光子引力子，都是由一種物質構成的。也就是說自然界的物質和各種影響自然界物質的力，都是由這些振動著的弦所組成的。就是說弦理論也能夠描述重力，它可以統合宇宙中所有的作用力。所以這一時間呢，似乎宇宙本質的這個謎題呢，已經呼之欲出了，弦理論很快成為了可以解釋一切的終極理論。但其實啊，弦理論還有非常多的這個特殊限制。在我們的這個三維空間和一維時間組成的宇宙中，弦理論的數學模型是不通的。也就是說這套理論在我們的三維空間和一維時間組成的四維世界裡啊，是不成立的除非給這套理論，加入已知的三維空間之外的另外七個未知空間維度，也就是十維空間，再加一維時間，這套弦理論才能夠正常運作。因此科學家有理由相信，基於假設這套理論是正確的情況下，這個宇宙的維度，應該比我們肉眼能見的三維空間要多得多。
而關於弦理論如何描述這些額外的維度，這些維度究竟長什麼樣子，是怎麼運作的。包括那些無數的極其微小的能量絲，如何在這些維度中進行運作，如果我們知道這些額外維度的形態，是否就可以計算出所有可能的震動模式，如果算出了所有的震動模式，是否就預示著人類終於可以揭開宇宙的終極奧義了呢？
