現代弦理論是物理學中許多美麗思想的融合，為了了解弦理論最終失敗的地方，我們需要回顧一下其中一些思想，更接近于弦理論的前身以及所有這些額外維度的起源。

電磁的額外維度

在卡魯扎-克萊因理論的結果中，第五維度被循環成一個小圓圈。該循環維度中的動量具有電荷的精確行為，旋轉方向決定了電荷的符號。這是一個令人難以置信的發現，也是一個美麗的發現。它甚至做出了預測：電荷與電子的質量之比。不過，基于電荷的實驗測量值，預測給出的相應的電子質量應該在五千克左右，這顯然是錯誤的。這不是卡魯扎-克萊因理論第一版的唯一問題，它還預測了一個未知場——膨脹子場，以及一個從未見過的相應粒子。它也沒有給出任何超越電磁的東西。

弦理論的誕生

超對稱的引入以及對額外維度正確對稱性的發現，引發了80年代中期的第一次超弦革命。超弦以令人難以置信的前景開始，因此出現了不同版本的超弦理論。事實證明，有五種方法可以連接超弦：1 型、2 型(A和B)、SO(32)和E8 ×E8。所有這些都需要六個緊湊的額外空間維度，不同的是這些空間的詳細幾何形狀和對稱性，以及弦在其中的振動方式。

各種超弦理論展示了我們所說的對偶性。物理學中的對偶性是兩個明顯不同的數學理論被證明代表相同的物理過程。這些對偶性揭示了某些類別的弦理論實際上是表達完全相同理論的不同方式。或許這些不同版本的弦理論畢竟有一線希望。

最終將它們結合在一起的人是愛德華·威滕。在95年的弦理論會議上，威滕表明，不同的弦理論都只是單一總體理論的不同觀點、不同限制的特殊情況，這就是M理論。這里重要的是它增加了一個額外的維度，通過S-對偶連接所有五種超弦理論類型。因此，最初的超弦理論是10維的，而 M 理論是11維的，有 7個隱藏維度。

失敗的地方

在所有這些理論中，額外的空間維度都被包裹起來，它們不是簡單的循環，而是被稱為卡拉比-丘流形的復雜幾何形狀。這些超維表面中弦的行為只有在理想化的情況下才能理解。但更令人擔憂的是，有無數可能的幾何形狀、無數的卡拉比-丘流形可供選擇。壓縮維度的每個幾何形狀都意味著振動弦的一組不同的屬性，因此不同的粒子族和不同的物理定律與之相伴，要找到哪個對應于我們的宇宙似乎是一項不可能完成的任務，這就是僵局。

原則上，標準模型存在于弦景觀中的某個地方，但在不知道額外維度的幾何形狀的情況下，這無法驗證，我們也無法在標準模型之外做出可測試的預測。基本上所有弦理論都需要超對稱性才能起作用，大型強子對撞機的物理學家原本期望能找到超對稱粒子，但他們沒有。