自1984年起，格林和施瓦兹所提出的弦理论对人类认知宇宙的微观层面带来了革命性的冲击。这一理论的发展和演变逐渐与爱因斯坦的广义相对论和量子力学达到了和谐共融的境地，尽管在此过程中，物理学家们付出了辛勤努力，经历了诸多波折。

弦理论的问世并非一路坦途，它的成长轨迹中历经了两场被作者命名为“超弦革命”的重大变革。首先，在1984年至1986年的三年间，全球物理学界围绕超弦理论撰写了逾千篇研究论文，为理论物理界带来了不小的轰动。这被誉为“第一次超弦革命”，却在辉煌之后经历了一系列的争议和沉寂。

而“第二次超弦革命”发生在1995年，当时，惠藤在一次南加利福尼亚的物理学会议上提出了一种新方法，似乎为之前的理论难题带来了光明，再次激发了超弦理论研究者的热情和希望。

弦理论的基石是几个核心观念：

首先，宇宙的基本构件并非传统上所认为的点状粒子，而是类似橡皮筋一样能够上下振动的一维弦线。不同的粒子类型不过是弦线呈现出的不同振动模式。

其次，宇宙中的所有物质和作用力均源自这些振动的弦线，弦线极其微小，其尺度约等于普朗克长度，换算成相对比例的话，大约是原子核尺度的一亿亿亿分之一（小数点后跟19个零）。

再者，这些弦线实际上构成了宇宙的“基本粒子”，或称之为“基元”，任何更小的物质单元已无实际意义。

弦与粒子质量之间的联系直观明了。弦线的剧烈振动代表着粒子高能量状态，反之，轻柔的振动则对应着低能量状态。这就好比我们拨动琴弦，力度越大，振动越剧烈；力度小，则振动温和。依照爱因斯坦的质能等价原理，能量的高低与质量的大小直接相关：能量大意味着质量大，能量小则质量小。因此，粒子质量与弦的振动幅度息息相关。

根据弦理论，基本粒子所呈现的种种性质，源自其内部弦的不同振动模式。每种基本粒子由单独的一根弦组成，而所有的弦在本质上并无二致。不同的基本粒子实际上是在同一根弦上展现出不同的“音调”。这样的弦振动构筑起我们的宇宙，宛如一曲宏伟的交响乐章。

此外，量子理论中粒子所具有的波粒二象性现在可知是源自弦的振动。

物理学家们进一步发现，弦的振动模式与粒子的引力作用存在直接联系。同样，弦的振动模式与其他基本力也紧密相关，一根弦携带的电磁力、弱力和强力全由其振动模式所决定。这涉及四种基本力的作用。

宇宙中的各种作用力将分散的基本粒子聚合成形形色色的物质，构建了宇宙的秩序。这些力本质上归结为四种基本力：引力、电磁力、强力和弱力。

这四种力的来源和性质各有不同。引力基于物体间的质量吸引，两个有质量的物体之间即存在引力，物体质量越大，引力也越大。电磁力由粒子的电荷引起，带正负电荷的粒子相互吸引，同性电荷则相互排斥。若粒子不带电荷，则不受电磁力影响。强力将夸克紧密结合，源于夸克间的电荷，即“颜色电荷”。弱力作用于改变粒子，不产生推拉作用，如核聚变和核裂变即受弱力控制。

四种力在强度和作用范围上存在巨大差异。以电磁力强度为基准（1单位强度），强力约为100倍，弱力约是千分之一，引力则微弱至极，在微观世界中仅是电磁力的1040分之一。作用范围方面，引力遍及整个宇宙；电磁力理论可至无限远，但多数物体正负电荷抵消，对外呈电中性；强力和弱力的作用范围极小，仅限于粒子间作用。

这四种性质迥异的基本力，主宰了我们的宇宙。

自138亿年前的大爆炸起，我们的宇宙时刻变化，变幻莫测。然而，物理学家们假设控制这些变化的物理定律却是恒定不变的，即便有所变化，也是极为缓慢。科学家们将这种物理定律不随时空变化的性质称为自然的对称性，正如引力、电磁力、强力和弱力在不同尺度上的规律一致。

基本粒子（如电子）围绕原子核旋转，不表现出与地球自转相似的规律。然而，安培证明了磁性源自电荷运动。后来发现电子不仅像地球公转，也会自转，且这一特性不仅限于电子，其他物质粒子也有类似表现。宏观世界和微观世界所观察到的规律是一致的。

在弦理论框架下，自旋与质量和力荷一样，与弦的振动模式相关联。所有弦振动模式中，一种无质量的2-自旋粒子正是引力的特征。引力子的出现意味着引力的存在。这证明了弦具有引力特性。

1973年，物理学家韦斯和朱米诺发现了超对称性，这种在新构建的弦理论中涌现的对称性可以应用于传统的点粒子理论。这是一项重要发现，将超对称性引入了点粒子的量子场论框架，并在80年代中期随着超弦理论的复苏和原理的深入研究再次出现，解决了费米子振动模式问题，并实现了引力的量子化，最终实现了四种基本力在弦理论中的统一。