První superstrunná revoluce

V letech 1984-85 došlo k sérii objevů, která přesvědčila mnohé, že teorie superstrun je velmi slibným přístupem k sjednocení. Takřka přes noc se předmět přenesl z intelektuálních stojatých vod do nejaktivnějších oblastí teoretické fyziky, kde se udržuje. Jakmile se prach usadil, bylo jasné, že máme pět teorií strun v deseti rozměrech (jeden čas a devět prostorových souřadnic), které mají všechny konzistentní poruchový rozvoj. Těmito teoriemi jsou teorie typu I, typu IIA, typu IIB, heterotická (dále HE) a SO(32) heterotická (dále HO). Obě teorie typu II mají dvě supersymetrie v desetirozměrné řeči, ostatní jen jednu. Teorie prvního typu je založena na neorientovaných strunách otevřených i uzavřených, ostatní pouze na orientovaných uzavřených.

Časoprostorová historie struny je popsána funkcemi , které zobrazují dvourozměrnou ``světoplochu'' struny do časoprostoru. Kromě jsou na světoploše i další pole, popisující další stupně volnosti, jako například stupně spojené se supersymetrií nebo kalibračními symetriemi. Překvapivě, klasická dynamika teorie strun (odpovídající klasické teorii pole s nekonečně mnoha poli) je popsána konformně invariantní 2D kvantovou teorií pole

Co povyšuje struny nad vícerozměrné analogie je to, že tato 2D teorie je renormalizovatelná. (Objekty s p dimenzemi, p-brány, mají p+1-rozměrný světoobjem.) Poruchovou kvantovou teorii strun lze formulovat metodou Feynmanova integrálu přes historie. To obnáší zaměstnat Riemannovu plochu s g otvory jako g-smyčkový Feynmanův diagram. Přitažlivými rysy tohoto přístupu je, že (pro orientované uzavřené struny) je právě jeden diagram v každém řádu poruchové teorie, reprezentující elegantní (ač komplikovaný) matematický výraz, který je ultrafialově konečný. Hlavním nedostatkem je, že nedává žádnou radu, jak jít za poruchovou teorii.

Abychom měli naději být realističtí, šest dimenzí se musí svinout do malé geometrické variety, jejíž rozměry jsou pravděpodobně srovnatelné s  . Jelikož prostoročasová geometrie je určena dynamicky (tak jako v obecné relativitě), jsou povoleny pouze geometrie splňující tyto dynamické rovnice ( ). HE teorie, svinutá na konkrétní druh variety, zvaný Calabiho-Yauova varieta, má mnoho kvalitativních vlastností při nízkých energiích, které imitují standardní model: lehké fermiony se sdružují do rodin, jejichž počet je dán topologií CY variety. Těchto úspěchů bylo dosaženo v poruchovém rámci a jsou nutně přinejlepším kvalitativní, protože neporuchové jevy jsou podstatné pro pochopení narušení supersymetrie a jiné důležité detaily.