La teoria delle superstringhe - conosciuta meno formalmente come "teoria delle stringhe" - è talvolta chiamata la teoria del tutto (TOE), perché è una teoria fisica unificante che riconcilia le differenze tra la teoria quantistica e la teoria della relatività per spiegare la natura di tutte le forze e della materia conosciute.
Secondo la teoria delle stringhe, al livello più microscopico, tutto nell'universo è costituito da anelli di corde vibranti e le differenze apparenti delle particelle possono essere attribuite a variazioni di vibrazione. Un oggetto (come una mela, per esempio) e una forza (come una radiazione, per esempio) possono essere scomposti in atomi, che possono essere ulteriormente scomposti in elettroni e quark, che possono essere, infine, scomposti in minuscoli anelli di corde vibranti.
La teoria quantistica spiega la natura e il comportamento dell'energia e della materia su scala microscopica, mentre la teoria della relatività lo spiega su scala macroscopica. Presi insieme, costituiscono la base per la fisica moderna; tuttavia, aspetti integrali delle due teorie sono in conflitto tra loro in modi che non sono mai stati affrontati in modo soddisfacente.
Sebbene le teorie funzionino perfettamente separatamente, le equazioni che coinvolgono entrambe non funzionano affatto. Lo stesso Einstein, non convinto che la natura avrebbe richiesto modalità di comportamento completamente diverse per fenomeni in scala diversa, trascorse trent'anni alla ricerca di ciò che chiamava teoria dei campi unificata.
La teoria delle superstringhe è venuta alla ribalta negli anni '1980, quando Michael Green al Queen Mary College e John Schwarz al California Institute of Technology hanno dimostrato che aveva il potenziale per essere la teoria unificante che Einstein cercava: una che potrebbe essere usata per descrivere la gravità come così come le forze elettromagnetiche.
Se dimostrata vera, ci si aspetta che la teoria delle stringhe aiuti gli ingegneri informatici a utilizzare il tempo e lo spazio per creare un codice di correzione degli errori quantistici efficiente, una considerazione importante nell'informatica quantistica.
Secondo la teoria delle stringhe:
- Tutte le forze e le particelle in natura derivano dalle variazioni delle vibrazioni delle corde. Ad esempio, si dice che la gravità derivi dalla vibrazione più bassa di una corda chiusa.
- Ci sono dieci dimensioni nel mondo naturale (nove dimensioni spaziali più il tempo), piuttosto che le quattro della scienza classica (le tre dimensioni spaziali più il tempo). Ciò che fa sì che le sei dimensioni extra passino in gran parte inosservate è che sono considerate compatte o arricciato.
- Il motivo per cui la relatività generale non funziona a livello subatomico è perché l'equazione include erroneamente una figura per particelle puntiformi. La modifica dell'equazione per includere una rappresentazione di cicli di stringa, invece, fa funzionare l'equazione.
- Le stringhe possono effettivamente essere membrane.