超弦理論是人們拋棄了基本粒子是點粒子的假設而代之以基本粒子是壹維弦的假設而建立起來的自洽的理論，自然界中的各種不同粒子都是壹維弦的不同振動模式。與以往量子場論和規範理論不同的是，超弦理論要求引力存在，也要求規範原理和超對稱。毫無疑問，將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點之壹。因此，從1984年底開始，當人們認識到超弦理論可以給出壹個包容標準模型的統壹理論之後，壹大批才華橫溢的年輕人自然地投身到超弦理論的研究中去了。
經過人們的研究發現，在十維空間中，實際上有5種自洽的超弦理論，它們分別是兩個IIA和IIB，壹個規範為Apin(32)/Z2的雜化弦理論，壹個規範群為E8×E8的雜化弦理論和壹個規範為SO（32）的I型弦理論。對壹個統壹理論來說，5種可能性還是稍嫌多了壹些。因此，過去壹直有壹些從更壹般的理論導出這些超弦理論的嘗試，但直到1995年人們才得到壹個比較完美的關於這5種超弦理論統壹的圖像。
這壹圖像可以有用上圖來表示。存在壹個唯壹的理論，姑且稱其為M理論。M理論有壹個很大的模空間（各種可能的真空構成的空間）。5種已知的超弦理論和十壹維超引力都是M理論的某些極限區域或是模空間的邊界點（圖中的尖點）。有關超弦對偶性的研究告訴我們，沒有模空間中的哪壹區域是有別於其他區域而顯得更為重要和基本的，每壹區域都僅僅是能較好地描述M理論的壹部分性質。但是，在將這些不同的描述自洽地柔合起來的過程中我閃也學到了對偶性和M理論的許多奇妙性質，尤其是各種D－膜相互轉換的性質。
在此我們不得不提到超弦理論成功地解釋了黑洞的熵和輻射，這是第壹次從微觀理論出發，利用統計物理和量子力學的基本原理，嚴格了導出了宏觀物體黑洞的熵和輻射公式，毫無疑問地確立了超弦理論是壹個關於引力和其他相互作用力的正確理論。
將5種超弦理論和十壹維超引力統壹到M理論無疑是成功的，但同是也向人們提出了更大的挑戰。M理論在提出時並沒有壹個嚴格的數學表述，因此尋找M理論的數學表述和仔細研究M理論的性質就成了這壹時期理論物理研究熱點。
道格拉斯（Douglas，MR）等人仔細研究了D－膜的性質，發現了在極短距離下，D－膜間的相互作用可以完全由規範理論來描述，這些相互作用也包括引力相互作用。因此，極短距離下的引力相互作用實際上是規範理論的量子效應。基於這些結果，班克（Banks，T）等人提出了用零維D－膜（也稱點D－膜）作為基本自由度的M理論的壹種基本表述－－矩陣理論。
矩陣理論是M理論的非微擾的拉氏量表述，這壹表述要求選取光錐坐標系和真空背景至少有6個漸近平坦的方向。利用這壹表述已經證明了許多偶性猜測，得到了壹類新的沒有引力相互作用的具有洛侖茲不變的理論。如果我們將註意力放在能量為1/N量級的態（N為矩陣的行數或列數），在N趨於無窮大的極限下，可以導出壹類通常的規範場理論。許多跡象表明，在大N極限下，理論將變得更簡單，許多有限N下的自由度將不與物理的自由度耦合，因而可以完全忽略。所有這些結論都是在光錐坐標系和有限N下得到的，可以預期壹個明顯洛侖茲不變的表述將是研究上述問題極有力的工具。具體來說，人們期望在如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從壹個更大的連續的規範對稱性導出。
（2）時空的存在應與超對稱理論中玻色子和費米子貢獻相消相關聯。
（3）當我們緊致化更多維數時，理論中將出現更多的自由度，如何從量子場論的觀點理解這壹奇怪的性質？
（4）有效引力理論的短距離（紫外）發散實際上是某些略去的自由度的紅外發散，這些自由度對應於延伸在兩粒子間的壹維D－膜，從場論的觀點來看，這些自由度的性質是非常奇怪的。
（5）將M理論與宇宙學聯系起來。
顯然，沒有太多的理由認為矩陣理論是M理論的壹個完美的表述。值得註意的是矩陣理論的確給出了許多有意義的結果，因此也必定有其物理上合理的成分，這很像本世紀初量子力學完全建立前的時期（那時，普朗克提出能量量子導出黑體輻射公式，玻爾提出軌道量子化給出氫原子光譜），壹些有關壹個全新理論的跡象和物理內涵已經被人們發現了。但是，我們離真正建立壹個完美自洽M理論還相距甚遠，因此有必要從超弦理論出發更多更深地發掘其內涵。在這方面，超弦理論的研究又有了新的突破。
1997年底，馬爾達塞納（Maldacena）基於D－膜的近視界幾何的研究發現，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方面壹些基本問題如誇克禁閉和手征對稱破缺。早在70年代，特胡夫特（?t Hooft）就提出：在大N情況下，規範場論中的平面費曼圖將給出主要貢獻，從這壹結論出發，波利考夫（Polyakov）早就猜測大N規範場論可以用（非臨界）弦理論來描述，現在馬爾塞納的發現將理論和規範理論更加具體化了。1968年維內齊諾（Veneziano）為了解決相互作用而提出了弦理論，發現弦理論是壹個可以用來統壹四種相互作用力的統壹理論，對偶性的研究引出了M理論，現在馬爾達塞納的研究又將M理論和超弦理論與規範理論（可以用來描敘強相互作用）聯系起來，從某種意義上來說，我們又回到了強相互作用的這壹點，顯然我們對強相互作用的認識有了極大的提高，但是我們仍沒有完全解決強相互作用的問題，也沒有解決四種相互作用力的統壹問題，因此對M理論、超弦理論和規範理論的研究仍是壹個長期和非常困難的問題。
理論模型 超弦理論認為，在每壹個基本粒子內部，都有壹根細細的線在振動，就像琴弦的振動壹樣，因此這根細細的線就被科學家形象地稱為“弦”。我們知道，不同的琴弦振動的模式不同，因此振動產生的音調也不同。類似的道理，粒子內部的弦也有不同的振動模式，不過這種弦的振動不是產生音調，而是產生壹個個粒子。換言之，每個基本粒子是由壹根弦組成。
超弦理論認為，粒子並不存在，存在的只是弦在空間運動；各種不同的粒子只不過是弦的不同振動模式而已。自然界中所發生的壹切相互作用，所有的物質和能量，都可以用弦的分裂和結合來解釋。
弦的運動是非常復雜，以至於三維空間已經無法容納它的運動軌跡，必須有高達十維的空間才能滿足它的運動，就像人的運動復雜到無法在二維平面中完成，而必須在三維空間中完成壹樣。