超弦理論是人們拋棄基本粒子是點粒子的假設，代之以基本粒子是壹維弦的假設的自洽理論。自然界中的各種粒子都是壹維弦的不同振動模式。與之前的量子場論和規範理論不同，超弦理論需要引力、規範原理和超對稱性的存在。毫無疑問，把引力和其他由規範場引起的相互作用力自然地統壹起來，是超弦理論最吸引人的特征之壹。因此，從1984年底，當人們意識到超弦理論可以給出壹個包含標準模型的統壹理論時，壹大批才華橫溢的年輕人自然而然地投身到了超弦理論的研究中。
經過人們的研究，發現在十維空間中實際上存在五種自洽的超弦理論。他們是兩個IIA和IIB，壹個是規範為Apin(32)/Z2的混合弦理論，壹個是規範群為E8×E8的混合弦理論，壹個是規範為SO(32)的I弦理論。對於壹個統壹的理論來說，五種可能性還是有點多。所以過去也有壹些嘗試從更壹般的理論中推導出這些超弦理論，但直到1995，人們才得到這五種超弦理論相對完善的統壹圖景。
這個形象可以用上圖來代表。有壹種獨特的理論，姑且稱之為M理論。m理論有壹個很大的模空間(由各種可能的真空組成的空間)。五種已知的超弦理論和十壹維超引力都是M理論的壹些極限區域或者模空間的邊界點(圖中的尖點)。超弦對偶性的研究告訴我們，模空間中沒有壹個區域比其他區域更重要、更基本，每個區域只能描述M理論的部分性質。但是在結合這些不同描述的過程中，我也學到了很多對偶和M理論的奇妙性質，尤其是各種D片的相互轉換。
這裏不得不提的是，超弦理論已經成功解釋了黑洞的熵和輻射。這是第壹次從微觀理論和統計物理、量子力學的基本原理出發，嚴格推導出宏觀黑洞的熵和輻射公式，無疑確立了超弦理論是關於引力和其他相互作用力的正確理論。
將五大超弦理論和十壹維超引力統壹到M理論中無疑是成功的，但也給人們提出了更大的挑戰。M理論提出時沒有嚴格的數學表達式，尋找M理論的數學表達式並仔細研究其性質成為這壹時期理論物理研究的熱點。
Douglas (MR)等人仔細研究了D膜的性質，發現在很短的距離內，D膜之間的相互作用完全可以用規範理論來描述，而且這些相互作用還包括引力相互作用。所以很短距離的引力相互作用其實就是規範理論的量子效應。基於這些結果，Banks (T)等人提出了壹種以零維D膜(也稱點D膜)為基本自由度的M理論的基本表達式——矩陣理論。
矩陣理論是M理論的非微擾拉格朗日表達式，它要求光錐坐標系和真空背景至少要有6個漸近平坦的方向。用這個表達式證明了許多偶猜測，得到了壹個新的沒有引力相互作用的洛倫茲不變量理論。如果註意能量為1/N (n是壹個矩陣的行數或列數)的態，在N趨於無窮大的極限下，可以導出壹種正規規範場理論。很多跡象表明，理論在大N極限下會變得更簡單，有限N下的很多自由度不會與物理的自由度耦合，可以完全忽略。所有這些結論都是在光錐坐標系和有限N中得到的，可以預期壹個明顯的洛倫茲不變量表達式將是研究上述問題的壹個非常有力的工具。具體來說，人們期望在以下問題的研究上取得進展:
(1)全同粒子的統計規範對稱性應該來源於更大的連續規範對稱性。
(2)時空的存在應該與超對稱理論中玻色子和費米子貢獻的抵消有關。
(3)當我們壓縮更多維度時，理論上自由度會更多。從量子場論的角度如何理解這種奇怪的性質？
(4)有效引力理論的短距離(紫外)發散實際上是某些省略自由度的紅外發散，對應的是兩個粒子之間延伸的壹維D膜。從場論的角度來看，這些自由度的性質非常奇怪。
(5)將M理論與宇宙學聯系起來。
顯然，沒有太多理由認為矩陣理論是M理論的完美表達。值得註意的是，矩陣理論確實給出了很多有意義的結果，所以壹定有其物理上合理的成分，這與本世紀初量子力學完全建立之前的時期非常相似(當時普朗克提出能量量子推導出黑體輻射公式，玻爾提出軌道量子化給出氫原子的光譜)。發現了壹個全新理論的壹些標誌和物理內涵。但是，我們還遠遠沒有建立起壹個完善的自洽M理論，因此有必要從超弦理論中更深入地發掘其內涵。在這方面，超弦理論的研究取得了新的突破。
1997年底，Marda的Maldacena基於D-film的近視束縛幾何研究發現，緊化在AdS5×S5上的IIB型超弦理論與大N SU(N)超對稱規範理論是對偶的，有望解決強耦合規範場論中的壹些基本問題，如誇克禁閉和手征對稱性破缺。早在上世紀70年代，胡夫特(？T Hooft)提出，在N較大的情況下，規範場論中的平面費曼圖將做出重大貢獻。從這個結論出發，波利亞科夫很早就推測大N的規範場理論可以用(非臨界)弦理論來描述，現在馬塞納的發現使該理論和規範理論更加具體。1968年，Veneziano提出了解決相互作用的弦論，發現弦論是壹個統壹的理論，可以用來統壹四種相互作用力。對偶性的研究導致了M理論。現在馬爾達·塞納的研究把M理論和超弦理論與規範理論聯系起來(規範理論可以用來描述強相互作用)。從某種意義上說，我們又回到了強相互作用的點上。顯然，我們對強相互作用的認識已經有了很大的提高，但是我們仍然沒有完全解決強相互作用的問題，我們還沒有解決四種相互作用力的統壹，所以對M理論、超弦理論和規範理論的研究仍然是壹個長期的、非常困難的問題。
理論模型超弦理論認為每個基本粒子內部都有壹條細線在振動，就像弦的振動壹樣，所以這條細線被科學家稱為“弦”。我們知道不同的弦振動的模式不同，所以振動產生的音調也不同。同樣，粒子內部的弦也有不同的振動模式，但這根弦的振動並不產生音調，而是產生粒子。換句話說，每個基本粒子都是由壹個字符串組成的。
根據超弦理論，粒子不存在，只有弦在空間運動；不同的粒子只是弦的不同振動模式。自然界所有的相互作用，所有的物質和能量，都可以用弦的分裂和組合來解釋。
弦的運動如此復雜，三維空間已經無法容納它的軌跡，必須有壹個高達十維的空間才能滿足它的運動，就像人的運動如此復雜，無法在二維平面內完成，必須在三維空間內完成。