اولین نسخه های نظریه ریسمان به 26 بعد فضایی نیاز داشت، اما پس از ابرتقارن و کنار گذاشتن برخی ابعاد، نظریه پردازان این عدد را تنها به 10 بعد کاهش دادند. جهان حداقل در مقیاس های بزرگ ده بعد فضایی ندارد. بنابراین تعداد ابعاد باید کم و مخلوط باشد. وقتی دستان خود را تکان می دهید، در واقع از این ابعاد بی نهایت کوچک عبور می کنید، اما این ابعاد آنقدر کوچک هستند (معمولاً در مقیاس پلانک) که نمی توانید آنها را ببینید.
با ابعاد بیشتر، گزینه های ارتعاش رشته برای توصیف کل فیزیک افزایش می یابد. از طرفی این ابعاد در هنگام ارتعاش و سیم پیچی می توانند اشکال مختلفی داشته باشند که به آنها منیفولد کالابی یائو می گویند. اگر یک تکه کاغذ را روی خودش تا کنید، چند انتخاب دارید: می توانید یک جفت لبه را به هم وصل کنید (سیلندر)، یا می توانید دو جفت لبه را به هم وصل کنید (شکل دونات)، یا می توانید یک جفت لبه را به هم وصل کنید. لبه ها را وارونه (روبان Mobius) یا هر دو را وارونه وصل کنید (بطری تمیز). این تنوع فقط در دو بعد به دست می آید. با شش بعد می توانید به 10 به توان 500 تا 10 به توان 10000 گزینه ممکن برسید.
همه اشکال ممکن مهم هستند، زیرا نحوه چیدمان ابعاد فضایی بالاتر مجموعه ارتعاشات احتمالی رشته ها را تعیین می کند. به طوری که هر شکل، مانند آلات موسیقی مختلف، دارای مجموعه متفاوتی از ارتعاشات سیم است. به عنوان مثال، صدای ترومپت با صدای ساکسیفون به دلیل نحوه سازماندهی و نوع ارتعاش آن متفاوت است. اما جهان ما فقط یک ساز است (شاید یک ساز بادی) با مجموعه‌ای از نت‌های مربوط به نیروها و ذرات.
بنابراین کدام یک از هزاران ساختار ممکن Kalabi Yao با واقعیت ما مطابقت دارد؟ نمی دانیم زیرا محاسبات کامل نظریه ریسمان را نداریم و فقط با تخمین سروکار داریم. از طرف دیگر نمی دانیم شکل ابعاد تا شده چگونه بر ارتعاش تارها تأثیر می گذارد. ما هیچ وسیله قابل اعتمادی نداریم که از منیفولد کالابی یائو به فیزیک راه پیدا کند و در جهان ظاهر شود، بنابراین نمی‌توانیم با انجام عملیات معکوس و استفاده از آزمایش‌های فیزیکی منحصربه‌فرد شکل ابعاد تا شده را کشف کنیم.
مشکل ابر تقارن
در دهه 1990، نظریه پردازان ریسمان پنج نسخه مختلف از نظریه ریسمان را توسعه دادند. این تغییرات بر اساس رفتار بنیادی نظریه ریسمان به دست آمد. در برخی نسخه ها همه رشته ها باید حلقه های بسته تشکیل می دادند در حالی که در برخی دیگر باز بودند. در برخی از نسخه ها ارتعاشات یک طرفه و در برخی دیگر دو طرفه بوده و بدین ترتیب تغییرات مختلفی اعمال شده است. این پنج نظریه عبارتند از: نوع I، نوع IIA، نوع IIB، هتروتیک SO(32) و هتروتیک E8xE8.
بنابراین، تعداد نظریه ها بی جهت افزایش یافت. پنج نظریه بالقوه که همگی ادعا می کنند بهترین تقریب نظریه ریسمان واقعی هستند. شاید عجیب به نظر برسد، اما در دهه 1990، فیزیکدانی به نام ادوارد ویتن همه را برنده اعلام کرد.
ویتن دوگانگی ها را کشف کرد. دوگانگی ها روابط ریاضی بین نظریه ها هستند که اجازه می دهند یک نظریه به نظریه دیگر تبدیل شود. در این مثال، ویتن پنج نظریه ریسمان را به یک گره تبدیل کرد. این ایده هنوز از نظر ریاضی اثبات نشده است، اما نشان می دهد که پنج نظریه ریسمان در واقع گزاره های یک نظریه ریسمان واحد هستند که ویتن آن را نظریه M نامید. ما هنوز نمی دانیم که نظریه M چیست و حتی M به معنای چیست، اما باید نظریه ریسمان واقعی باشد.
این ایده می تواند مفید باشد زیرا وقتی تقریب ها معتبر هستند، هر پنج نسخه نظریه ریسمان باید بر روی آن همگرا شوند و جهان پر از ریاضیات است. اما این اتفاق نزدیک به سی سال پیش افتاد و ما هنوز دقیقاً نمی دانیم که نظریه M چیست. حتی برای نظریه ریسمان هم به راه حلی نرسیدیم.
به بیان واضح تر، ناتوانی ما در درک نظریه ریسمان به تجربه محدود نمی شود. حتی اگر بتوانیم یک آزمایش ابر برخورددهنده راه‌اندازی کنیم که به انرژی‌های لازم برای رمزگشایی گرانش کوانتومی برسد، باز هم نمی‌توانیم نظریه ریسمان را آزمایش کنیم زیرا نظریه ریسمان نداریم. ما همچنین یک مدل ریاضی نداریم که بتواند پیش بینی های قابل اعتمادی انجام دهد و فقط تخمین می زند که امیدواریم فیزیک واقعی را به روشی دقیق نشان دهد. ما همچنین می توانیم این تخمین ها را آزمایش کنیم، اما این به ما در درک عملکرد درونی مدل کمک نمی کند.
حتی اگر همه شرایط رعایت شود، آزمایش هایی که انجام می دهیم کاملاً مفید نخواهد بود. هنگامی که ابرتقارن توسط جامعه نظریه ریسمان در دهه 1970 توسعه یافت، ایده ای رایج شد که بسیاری از فیزیکدانان ذرات سعی کردند آن را اتخاذ کنند. آنها تلاش کردند تا مدل های فیزیک پرانرژی را فراتر از مدل استاندارد توسعه دهند.