最早期的弦论叫做玻色弦理论,南部阳一郎给出了最早的作用量,但是该作用量在场论的框架内难以量子化。此后亚历山大·泊里雅科夫给出了一个等效的作用量,其几何含义是把时空坐标视为一个世界面的标量场,并且在世界面上满足广义相对论的一般坐标变换规则。除此之外,如果要求这个作用量同时满足在外尔变化下不变,那么自然的会要求这个世界面是一个二维的曲面。
玻色弦理论是最简单的一个弦论的模型,它最重要的物理图像是认为物理粒子不是单纯的点粒子,而是由于弦的振动产生的激发态。显然它有很大的缺点,其一是它只简单描述了标量玻色子,没有将费米子引入框架内;其二没有包含一般量子场论中的规范对称性;其三是当研究它的质量谱时候发现,它的真空态是一组质量平方小于零的不稳定快子。所有这些问题在推广到超弦理论后得到了很好的解释。
超弦理论
另外,“弦理论”这一用词所指的原本包含了26维的玻色弦理论,和加入了超对称性的超弦理论。在近日的物理界,“弦理论” 一般是专指“超弦理论”,而为了方便区分,较早的“玻色弦理论”则以全名称呼。1990年代,受弦对偶的启发,爱德华·维顿猜想存在一11维的M理论,他和其他学者找到强力的证据,显示五种不同版本的十维超弦理论与十一维超引力论其实应该是M理论的六个不同极限。这些发现带动了第二次超弦理论革新。
弦理论与大一统理论
弦理论会吸引这么多注意,大部分的原因是因为它很有可能会成为大一统理论。弦理论也可能是量子引力的解决方案之一。除了引力之外,它很自然的成功描述了各式作用力,包含了电磁力和其他自然界存在的各种作用力。超弦理论还包含了组成物质的基本粒子之一的费米子。至于弦理论能不能成功的解释基于目前物理界已知的所有作用力和物质所组成的宇宙,这还是未知数。至今研究员仍未能找到一个弦论模型,其低能极限为标准模型。
