Kalusa-Klein

Ο ηλεκτρομαγνητισμός μπορεί να ενωθεί με την βαρύτητα σε μία ενιαία θεωρία εάν υπάρχουν τέσσερις χωρικές διαστάσεις αντί για τις τρείς συνηθισμένες, και η τέταρτη ελίσσεται σε ένα λεπτό κύκλο. Η πέμπτη διάσταση είναι του χρόνου. Οι Kalusa και  Klein φτιάχνουν αυτή τη θεωρία ανεξάρτητα ο ένας από το άλλο. Δηλαδή, μπορούμε να ενοποιήσουμε τη βαρυτική με την ηλεκτρομαγνητική θεωρία στο επίπεδο των πέντε διαστάσεων. Και με αυτή την έννοια η ηλεκτρομαγνητική δύναμη δεν είναι μία ξεχωριστή δύναμη αλλά δρά σαν μία άλλη βαρυτική δύναμη

Η θεωρία των χορδών γεννιέται

Τρείς θεωρητικοί σωματιδιακοί φυσικοί ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλο αναγνωρίζουν πως οι διπλές θεωρίες που ανακαλύφθηκαν το 1968 για να περιγράψουν το φάσμα των σωματιδίων περιγράφουν επίσης τον κβαντικό μηχανισμό των ταλαντευομένων χορδών. Αυτό σημειοδοτεί την επίσημη έναρξη της θεωρίας των χορδών.

Υπερσυμμετρία

Η υπερσυμμετρία επινοήθηκε γιά να συγχωνευτούν σε μία ενιαία περιγραφή τα δύο είδη των στοιχειωδών σωματιδίων: τα μποζόνια με άρτιο πολλαπλάσιο του 1/2 και τα φερμιόνια με περιττό πολλαπλάσιο του 1/2. Αποτελεί την ελπίδα της επίλυσης πολλών προβλημάτων στην σωματιδιακή θεωρία αλλά απαιτεί ίσο αριθμό φερμιονίων και μποζονίων. Αν η υπερσυμμετρία είναι μια συμμετρία των φυσικών νόμων τότε τα φαινομενικά διαφορετικά σωματίδια στην πραγματικότητα αποτελούν τις διαφορετικές όψεις του ιδίου πράγματος.

Βαρυτόνια

Η θεωρία των χορδών χρησιμοποιώντας κλειστές χορδές περιέγραψε ένα σωματίδιο με μηδενική μάζα και spin=2 που δεν αντιστοιχούσε σε κανένα γνωστό αδρόνιο. Το σωματίδιο αυτό όμως  ήταν το βαρυτόνιο, ο φορέας της βαρυτικής δύναμης. Σημαίνει λοιπόν πως η θεωρία αυτή είναι ιδανική υποψήφια για την κβαντική βαρύτητα! Σημειοδοτεί την άφιξη μιας ενοποιημένης θεωρίας για όλες τις παρατηρούμενες δυνάμεις της Φύσης.

Υπερβαρύτητα

Αν συνδυαστεί το βαρυτόνιο με spin 2 μαζί με τα μποζόνια και φερμιόνια της υπερσυμμετρίας, κάνει την υπερβαρύτητα. Έτσι όλα τα σωματίδια θεωρούνται σαν διαφορετικές καταστάσεις του ιδίου "υπερσωματιδίου".   Αυτή η διαδικασία είναι  σπουδαία ειδικά για την θεωρία των χορδών, όπου η βαρύτητα δεν μπορεί πιά να είναι χωρισμένη από το φάσμα των υπόλοιπων αλληλεπιδράσεων.

Υπερχορδές

Αν ενοποιηθεί η θεωρία των χορδών μαζί με τα υπερσυμμετρικά πεδία στο πεδίο των αλληλεπιδράσεων που έχουν ίσο αριθμό φερμιονίων και μποζονίων, τότε η θεωρία των χορδών μπορεί να γίνει εξολοκλήρου υπερσυμμετρική. Τα αντικείμενα που προκύπτουν τότε καλούνται υπερχορδές.

Ο μεγάλος σταθμός

Αυτό ήταν το μεγάλο έτος για την θεωρία χορδών! Δημοσιεύεται η εργασία των Mike Green - John Schwarz όπου αποδεικνύεται πως η θεωρία αυτή περιέχει ανωμαλίες στην συμμετρία. Αλλά η ανωμαλία εξαλείφεται επιλέγοντας άλλη δομή συμμετρίας. Συγχρόνως αποδεικνύεται ότι θα μπορούσε να εξηγήσει την ύπαρξη κάποιων σωματιδίων που παρατηρούμε. Τελικά τη θεωρία χορδών την αποδέχθηκε η δεσπόζουσα κοινότητα των φυσικών σαν μια ενεργή υποψήφια θεωρία που θα ενοποιήσει την κβαντική μηχανική, σωματιδιακή φυσική και τη βαρύτητα.

Η διπλή επανάσταση

Ενδιαφέρουσα εργασία στις μικροσκοπικές μαύρες τρύπες στις υψηλότερες διαστάσεις οδηγούν σε μία επανάσταση στη κατανόηση πως διαφορετικές εκδόσεις της θεωρίας χορδών σχετίζονται μέσω δυαδικών μετασχηματισμών.  Αυτό ανοίγει μια ορμητική διαδικασία προς μια βαθύτερη μη ανησυχητική εικόνα αυτής της θεωρίας.

Χρησιμοποιώντας την σχετικότητα του Εistein και την ακτινοβολία Hawking των μαύρων οπών, υπήρχαν υπαινιγμοί στο παρελθόν πως οι μαύρες τρύπες έχουν θερμοδυναμικές ιδιότητες που χρειάζονται να γίνουν κατανοητές μικροσκοπικώς. Μια μικροσκοπική αρχή για τη θερμοδυναμική μαύρων τρυπών ανήκει τελικά στην θεωρία χορδών. Η θεωρία των χορδών θα έδινε καταπληκτικό φως στα ολόκληρα περιπλεγμένα ζητήματα της κβαντικής μηχανικής των μαύρων οπών.