I due pilastri della fisica moderna, ovvero la relatività generale fondata da Albert Einstein e la meccanica quantistica fondata da Max Planck, spiegano rispettivamente il comportamento degli oggetti di grandi dimensioni (stelle, galassie, ammassi di galassie, ecc.) ed il funzionamento del mondo atomico e subatomico (molecole, atomi, elettroni, quark, ecc.).

Queste due teorie hanno un difetto gravissimo: non sono fra loro compatibili.

La teoria delle superstringhe sembra essere in grado di metterle d’accordo: di qui la sua eccezionale importanza.

Secondo questa teoria tutto ciò che esiste nell’Universo non sarebbe altro che la manifestazione di “energia vibratoria”.

Le stringhe sono concepite come fili infinitamente corti e sottili, le cui dimensioni sono vicine alla cosiddetta lunghezza di Planck (corrispondente a 10^-33 cm), la più piccola concepibile in fisica, ma che vengono tese con una forza incredibilmente grande: fino a 10³⁹ tonnellate.

Questa enorme tensione determina la frequenza di vibrazione: più essa è grande, maggiore è la massa della particella associata, e di conseguenza maggiore è la forza di gravità che questa particella esercita sulle altre.

Ecco in che modo la teoria delle superstringhe collegherebbe la gravità descritta dalla relatività generale con la struttura delle particelle elementari descritta dalla meccanica quantistica: la teoria delle superstringhe, infatti,  non solo spiega, ma prevede l’esistenza della gravità, perché da essa emergono spontaneamente tutte e quattro le particelle mediatrici (o messaggere) delle forze fondamentali (cioè, come ricordiamo, la forza di gravità, quella elettromagnetica, quella nucleare forte e quella nucleare debole) e la loro unificazione avviene in modo naturale. 

Animazione che tenta di visualizzare le "superstringhe" n-dimensionali (“spazi di Calabi-Yau”)

I modi di vibrazione delle stringhe generano tutte le particelle elementari che costituiscono il nostro Universo, un po’ come una corda di violino più o meno tesa genera un numero praticamente infinito di toni musicali. Come si vede, non siamo lontani dal concetto pitagorico di armonia o musica delle sfere.

Fra l'altro, la teoria delle superstringhe fornirebbe una spiegazione anche all’origine dell’Universo.

La teoria scientifica attualmente più accreditata, quella del Big Bang (anticipata già dalla fisica stoica), afferma che l’Universo, nei primi istanti della sua esistenza era di dimensioni incredibilmente esigue, ma contemporaneamente estremamente denso e caldo.

Per spiegare condizioni così estreme, il cosiddetto Modello cosmologico standard è costretto a descrivere l’evoluzione dell’Universo a partire da una particella elementare di dimensioni minime presente al tempo t=10^-43 secondi dall’inizio (detto tempo di Planck).

Sennonché, in base alle equazioni della relatività generale, l’Universo diventa sempre più piccolo e contemporaneamente sempre più caldo e più denso fino a scomparire del tutto quando si raggiunge il tempo zero, mentre temperatura e densità in quello stesso istante assumono valori infiniti.

La conclusione, evidentemente assurda, genera confusione e sconcerto negli astrofisici.

La teoria delle superstringhe sembra poter risolvere queste contraddizioni.

Anzitutto essa non prevede la cosiddetta Singolarità, cioè il fatto che l’Universo possa ridursi fino ad assumere dimensioni nulle.

Inoltre le dimensioni non sono più quattro (le tre del modello tridimensionale più il tempo, come previsto dal Modello standard) ma ben undici, e ciò comporta la necessità di seguire l’evoluzione nel tempo di tutte quante queste dimensioni.

Ebbene, le molteplici dimensioni dell’Universo, quando scendono al di sotto della lunghezza di Planck, anziché diminuire ulteriormente, riprendono a crescere; quanto alla temperatura, essa segue di pari passo la variazione delle dimensioni dell’Universo: ovvero, raggiunto un valore massimo, essa inizia a diminuire.

Sono quindi stati elaborati alcuni nuovi modelli cosmologici, uno dei quali prevede un alternarsi ininterrotto di contrazioni e di espansioni, ovvero l’esistenza di un Universo ciclico senza un inizio nel tempo e senza una fine.

Esso sarebbe contenuto entro due membrane tridimensionali o "brane" che evolvono nel tempo (cioè nella quarta dimensione) e fluttuano in una quinta dimensione, entro la quale si fa sentire la forza di gravità, mentre le altre sei sarebbero piccole e per così dire "arrotolate" entro la trama spaziale.

(Fonte:

http://www.cosediscienza.it/metodo/05_teorie.htm)