目前，我们主要依靠两个理论来描述我们的宇宙：广义相对论和粒⼦物理学的标准模型。广义相对论通过弯曲的时空来描述引⼒，⽽标准模型则使⽤量⼦场来描述其他三种基本相互作⽤，其中场的激发可以被视为粒⼦。这两个理论都采⽤了场的概念——广义相对论的时空曲率场和标准模型的量⼦场。然而，这两个理论在本质上是不同的。广义相对论是⼀种经典理论，它预测系统会随着时间的推移进⾏确定性的演化。
相反，标准模型是基于量⼦理论的，它的核⼼是叠加原理和概率解释。因此，这两种理论在宏观和微观层⾯上描述了两个截然不同的宇宙。
尽管广义相对论为我们的宇宙提供了⼀个出⾊的宏观描述，但我们现在必须考虑量⼦物理现象。我们可以将时空曲率的扰动描述为量⼦场，并将其波动解释为引⼒⼦——引⼒的量⼦载体，这种⽅法为引⼒的量⼦⾏为提供了⼀个框架。
但是当我们进⼊到⾮常⼩的尺度上时，量⼦引⼒不再在这个基本尺度上起作⽤，引⼒似乎与量⼦世界不相容。物理学家正在努⼒协调广义相对论和量⼦理论，以理解引⼒在这些极⼩尺度下的⾏为。这需要我们深⼊理论物理的抽象领域，寻找⼀个能够统⼀这两个理论的有前途的新框架。
在20世纪70年代，物理学家开始对⼀种名为超引⼒的理论产⽣了浓厚的兴趣。
我们的时空在数学上展现出四种基本对称性：平移、旋转、反射和时间对称性，这些对称性在广义相对论中得到了体现。然而，理论物理学家提出了⼀种新的假设对称性——超对称性。当考虑到超对称性时，我们得到了超引⼒理论。超引⼒与相对论⾮常相似，时空可以弯曲产⽣有趣的结构，甚⾄可以在没有形成⿊洞的情况下产⽣奇点。此外，物理学家还探索了在具有额外维度的⾼维宇宙中超引⼒的可能性。
这导致了对具有额外空间维度的⿊洞的⼀般化研究，这些额外维度构成了被称为“膜”的扩展物体，它们可以拥有质量和电荷。
尽管超引⼒理论在某些⽅⾯是超对称的，但当我们探索接近普朗克⻓度的尺度时，该理论仍然会崩溃。在1980年代，物理学家提出了⼀种⾰命性的新理论，这个理论假设宇宙中的所有基本粒⼦实际上都是由微⼩的振动能量带——即“弦”——组成的。因为它也利⽤了超对称的概念，所以我们称之为超弦理论。
在超弦理论中，弦通过相互作⽤、合并或分裂来展现其多样性。类似于吉他弦的振动产⽣不同的⾳符，在宏观尺度上，这些弦的振动模式表现为我们所熟知的粒⼦。最令⼈兴奋的发现是，超弦理论中的⼀种振动模式与引⼒⼦的⾏为完全⼀致，这是第⼀次有理论允许我们以基本⽅式描述量⼦引⼒。
超弦理论很有前景，但它对宇宙施加了⼀些限制：时空不是四个维度，⽽是⼗个维度，还有六个我们尚未检测到的附加空间维度。
这个理论还进⼀步细化了可研究的弦的类型，包括开放弦和闭弦，后者能够⾃⾏卷曲形成环状结构。在这些前提下，研究⼈员发现，超弦理论实际上只允许五种不同的理论模型存在。如果我们希望⽤超弦来描述我们的宇宙，这五个模型是唯⼀的选择，那么这五个模型中的哪⼀个版本真正描述了我们的宇宙？让我们暂时把这个问题放在⼀边，回到超引⼒。
⼈们可能会认为超弦理论和超引⼒是两个完全独⽴的模型，但实际上它们在⼤尺度上有⼀个密切的联系，两者都描述了⼀个具有引⼒的超对称宇宙。事实上，当应⽤于具有10维的宇宙时，超引⼒被证明是超弦理论的近似，这也意味着超引⼒的膜也存在于超弦的世界中。
超引⼒理论的另⼀个引⼈注⽬的特点是它可以容纳多达11个维度，⽐超弦理论多出⼀个维度。在这个11维的超引⼒模型中，宇宙的所有常数都是由数学确定的。
与超弦理论的五种可能选择不同，超引⼒提出了⼀种新的独⽴理论，⾄少可以近似地⽤11维描述世界。所以到1990年代初，我们就有了六个可能的数学模型来描述宇宙，其中的五个来⾃上⾯提到的10维超弦理论，⽽剩下的⼀个来⾃11维超引⼒。在这⼀时期，⼀些研究⼈员，尤其是爱德华·威滕，开始揭示这些理论之间存在着微妙⽽复杂的对偶性⽹络。
这些对偶性不仅将各个模型联系起来，还允许理论之间的转换，使得在⼀个模型中难以处理的计算可以转换为另⼀个模型中的简化版本。这些对偶性的发现极⼤地丰富了我们对宇宙的认识，使得先前难以理解的物理现象得以研究。⼤量的研究也导致了AdS/CFT对应关系的发现，根据该对应关系，某些宇宙可以被描述为它们的全息图。
1995年，威滕提出了⼀个激动⼈⼼的设想：存在⼀个统⼀的基本理论，这个理论被他称为M理论，它可能是上述六个模型的更深层次的表述。M理论预测了⼀个包含膜的11维超对称宇宙，这个理论的复杂性与其他试图统⼀引⼒的理论⼀样，⾄今仍然是物理学中的⼀个巨⼤挑战。虽然M理论尚未得到实验证据的直接⽀持，但它提供了⼀个框架，允许宇宙具有多种不同的时空和⼏何形状。
⽬前，物理学家仍在探索哪⼀种配置最能描述我们所在的宇宙，这⼀探索可能会揭示宇宙最根本的秘密。