非常感谢小伙伴“王超行侠仗义”的信任和邀请。

虽然您所提的问你题已经超出了我一个物理系本科生的能力范围之外了，但是我仍然希望能用自己了解的一鳞半爪，对进行一下解答。

一、弦理论的前世

量子力学和相对论是现代物理学的两大基石。其中发展最为迅速的是量子力学，然而量子力学在发展过程中遇到一个最大的问题就是引力，到现在引力的量子化工作也没完成，换成咱们都明白的意思就是大统一理论或者说是大统一模型没有建立起来。无数的科学界大牛，倒在了前进的路上，直到今天也只是一个半经典的的公式。

二、引力量子化的困境

了解量子力学的人都知道，量子力学是用算符来描述的，所谓的引力量子化，就是把度规看做是算符，然后利用度规及其共轭的动量算符的对易关系来决定它们。在量子力学和量子场论中的对易关系是同时关系，所以引力场的量子化算符必然要定义在时空的类空间隔上。然而，要想知道两点的间隔是否类空，就必须首先知道该处的度规张量的真空期待值算符应该是由量子引力算符来决定的，而建立这个算符又必须先知道度规的预期值，理论就陷入了逻辑循环。

第二个引力量子化的困难是，引力场量子化之后不能重整化，成为“发散”的理论。

三、弯曲时空量子场论

在没有解决引力量子化的困境之前，科学家们也并不是什么都做不了。现在物理学家们可以使用的理论是“弯曲时空量子场论”。这个理论是一个从经典引力到量子引力的过渡理论，在理论中，引力场没有量子化，仍然看作是连续的弯曲时空，而物质场（电磁场、电子场）是量子化的。可以说，现在这个理论还是很靠谱的，它是广义相对论和量子场论的结合。当然了这种结合是不自然的。这个理论有点像波尔的量子理论，或者是二次量子化之前的量子力学；物质量子化了，但电磁场却没有，电磁场仍看作是连续的场，不看成光子。但是，在引力量子化没完成之前，这个理论也是可以解决很多问题的，比如目前对黑洞和早期宇宙的研究成果，都是基于这个理论。

四、弦理论的诞生

我们前面说过引力场量子化之后不能重整化，变成了一个“发散”的理论，科学家们为了解决设计了种种方案，弦理论就是在这样的背景下诞生的。比如超引力、圈量子引力、超弦等其实都是试图客服这个困难而诞生的。1968年，Gabriele Veneziano希望能找能描述原子核内的强作用力的数学公式，然后在一本老旧的数学书里找到了有200年之久的欧拉公式（Euler's Function），这公式能够成功的描述他所要求解的强作用力。然而进一步将这公式理解为一小段类似橡皮筋那样可扭曲抖动的有弹性的“线段”却是在不久后由Leonard Susskind(李奥纳特·苏士侃)所发现，这在日后则发展出“弦理论”。

五、为什么弦理论会受到科学家的重视并寄予厚望

熟悉和关注科学发展的小伙伴们都知道，其实现在弦理论这项理论非常难测试，还缺乏很多真正意义上的实验证据支持。并需要对我们所描绘的宇宙进行一些调整，也即宇宙一定存在比我们所知的四维空间更多的时空维度 。科学家认为这些隐藏的维度可能卷起到非常小以至于我们没有发现它们 。然而这并没有浇灭物理学家们对弦理论的热情，这主要是因为，弦理论主要试图解决表面上的不兼容的两个主要物理学理论——量子力学和广义相对论——并欲创造的描述整个宇宙的“万物理论” 。当然了，上帝粒子（希格斯粒子）的发现，对于弦理论来说是一个重大的利好。

通过前面的介绍，我相信小伙伴们已经了解了弦理论的前世今生，并对弦理论一定是充满着无限美好的期待吧。如果您喜欢这类的话题，喜欢科学，您可以关注我的账号，我将不断为大家提供更多优质的科普文章。欢迎点赞、评论和转发，让我们共同为科学的发展贡献自己的力量。

弦理论（以及它升级版的超弦理论）可以用来描述引力和所有基本粒子。它的一个基本观点就是自然界的基本单元，如电子、光子、中微子和夸克等等，看起来像粒子，实际上都是很小很小的一维弦的不同振动模式。

弦理论主要试图解决表面上的不兼容的两个主要物理学理论：

• 量子力学和广义相对论

• 并欲创造的描述整个宇宙的“万物理论”

然而这项理论非常难测试，并需要对我们目前描绘的宇宙进行一些调整，也即宇宙一定存在比我们所知思维空间更多的时空维度。科学家认为这些隐藏的维度可能卷起到非常小以至于我们没有发现它们。

但弦理论作为我们最有希望的万有理论候选者，在低于10维的时空中根本没有意义。