弦理论(英语：String theory)，又称弦论，是发展中理论物理学的起始，是一在量子力学及相对论、微积分等相对发展完善后，试图透过单一解释的系统统一物质和基本作用力的万有理论。

弦理论雏形奠基于二十世纪中叶后半由加布里埃莱·韦内齐亚诺主张并提出，原始目的是找到诠释强相互作用力之数学函数，但据此数学函数南部阳一郎博士发现可将不具空间之零维点粒子视为细小的弦，进而提出强子弦模型。弦论在一段时间不备受关注，除其复杂的高维度诠释外，量子色动力学等场论早已能完美解释强相互作用力。而后弦论被少数科学家发现其解释若套用到重力则可以完美解释关于重力无法纳入大统一理论中的窘境，史称第一次弦论革命，而后第二次弦论革命解决对偶性问题，正式与标准模型（2012年7月4日，CERN LHC CMS&ATLAS 向量玻色子散射实验双盲共同发表成果发掘出的标准模型希格斯玻色子使其成为下述三大万物理论最具权威性的理论)及环圈量子引力场论并肩成为大统一理论备受瞩目的可能性选项，其严谨幻妙的数学式、不需重整化的构思及对称性让许多物理学家徜徉于其中。

弦理论用一段段“能量弦线”作最基本单位以说明宇宙里所有微观粒子如电子、夸克、中微子都由这一维的“能量线”所组成；换而言之，弦论主张“弦”以不同的振动模式对应到自然界的各种基本粒子。

较早时期所建立的粒子学说则是认为所有物质是由零维的点粒子所组成，也是目前广为接受的物理模型，也很成功的解释和预测相当多的物理现象和问题，但是此理论所根据的粒子模型却遇到一些无法解释的问题。比较起来，弦理论的基础是波动模型，因此能够避开前一种理论所遇到的问题。更深的弦理论学说不只是描述弦状物体，还包含了点状、薄膜状物体，更高维度的空间，甚至平行宇宙。弦理论目前尚未能做出可以实验验证的准确预测。

Als Stringtheorie bezeichnet man eine Sammlung eng verwandter hypothetischer physikalischer Modelle, die anstelle der Beschreibung von Elementarteilchen in den gewohnten Modellen der Quantenfeldtheorie als punktförmige Teilchen (räumliche Dimension Null) in der Raum-Zeit sogenannte Strings (englisch für Fäden oder Saiten) als fundamentale Objekte mit eindimensionaler räumlicher Ausdehnung verwenden. In Erweiterungen der Stringtheorie werden auch höherdimensionale Objekte betrachtet. Stringtheorien wurden in den 1960er Jahren zur Beschreibung der starken Wechselwirkung (Quantenchromodynamik) eingeführt.

Seit den 1980er Jahren erlebte die Stringtheorie einen starken Aufschwung. Sie gilt seitdem als eine Kandidatin für eine alle Naturkräfte vereinheitlichende Theorie, die das Standardmodell der Elementarteilchenphysik und die Gravitation miteinander verbindet. Diskutiert wird dabei vor allem die supersymmetrische Version der Stringtheorie („Superstringtheorie“). Die Supersymmetrie sagt neue, supersymmetrische Partnerteilchen für alle Bosonen und Fermionen voraus. Zum Aufschwung der Superstringtheorie trug erheblich bei, dass sie konkrete Vorhersagen für die Symmetriegruppen einer Großen Vereinheitlichten Theorie (GUT) machte. Des Weiteren fanden Vorhersagen zur Betrachtung von Quantenfeldtheorien (wie das holografische Prinzip in AdS/CFT) große Beachtung.^[1] In den 1990er Jahren stellte sich heraus, dass die bis dahin bekannten Superstringtheorien und die 11-dimensionale Supergravitation miteinander verbunden als Teil einer umfassenderen Theorie („M-Theorie“ genannt) betrachtet werden können. Letztere umfasst auch höherdimensionale Objekte (sogenannte „Brane“). Die Stringtheorie führte zu einem engen Austausch zwischen verschiedenen Gebieten der Mathematik und theoretischen Physik.^[1][2]

Die Stringtheorie ist gegenwärtig weder experimentell bestätigt noch widerlegt. Dies liegt unter anderem daran, dass die Vereinigung der Naturkräfte erst auf Energieskalen erwartet wird (siehe Planck-Skala), die in absehbarer Zeit nicht erreichbar sind. Die Stringtheorie wird daher seit den 2000er Jahren sowohl innerhalb als auch außerhalb der Physik kritisiert. Die Kritik richtet sich dabei auch auf die einseitige und außergewöhnliche Bindung von Forschungsressourcen in Gebieten, die Anwendungen fern stehen, und erfolgte besonders dezidiert von Theoretikern, die alternative Theorien der Quantengravitation verfolgen (wie die Schleifenquantengravitation).^[3][4] Zudem tauchten bei der konkreten mathematischen Durcharbeitung der Stringtheorie unerwartet viele Varianten auf, die die Erfolgsaussichten, alle Naturkräfte über die Stringtheorie zu vereinheitlichen, in weite Ferne rücken.

Heute gilt die Stringtheorie zwar als „verlockend“ und „mathematisch sehr elegant“, da sie aber keine Vorhersagen macht, die aktuell experimentell bestätigt werden könnten, wird ihre praktische Bedeutung für die Teilchenphysik in Abrede gestellt.

Die Relativitätstheorie befasst sich mit der Struktur von Raum und Zeit sowie mit dem Wesen der Gravitation. Sie besteht aus zwei maßgeblich von Albert Einstein entwickelten physikalischen Theorien: der 1905 veröffentlichten speziellen Relativitätstheorie und der 1916 abgeschlossenen allgemeinen Relativitätstheorie. Die spezielle Relativitätstheorie beschreibt das Verhalten von Raum und Zeit aus der Sicht von Beobachtern, die sich relativ zueinander bewegen, und die damit verbundenen Phänomene. Darauf aufbauend führt die allgemeine Relativitätstheorie die Gravitation auf eine Krümmung von Raum und Zeit zurück, die unter anderem durch die beteiligten Massen verursacht wird.

Der in der physikalischen Fachsprache häufige Ausdruck relativistisch bedeutet üblicherweise, dass eine Geschwindigkeit nicht vernachlässigbar klein gegenüber der Lichtgeschwindigkeit ist; die Grenze wird oft bei 10 Prozent gezogen. Bei relativistischen Geschwindigkeiten gewinnen die von der speziellen Relativitätstheorie beschriebenen Effekte zunehmende Bedeutung, die Abweichungen von der klassischen Mechanik können dann nicht mehr vernachlässigt werden.

In diesem Artikel werden die grundlegenden Strukturen und Phänomene lediglich zusammenfassend aufgeführt. Für Erläuterungen und Details siehe die Artikel spezielle Relativitätstheorie und allgemeine Relativitätstheorie sowie die Verweise im Text. Zum Begriff der Relativität als solcher siehe Relativität.

相对论（英语：Theory of relativity）是关于时空和引力的理论，主要由爱因斯坦创立，依其研究对象的不同可分为狭义相对论和广义相对论。相对论和量子力学的提出给物理学带来了革命性的变化，它们共同奠定了现代物理学的基础。相对论极大地改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“同时的相对性”、“四维时空”、“弯曲时空”等全新的概念。不过近年来，人们对于物理理论的分类有了一种新的认识——以其理论是否是决定论的来划分经典与非经典的物理学，即“非经典的＝量子的”。在这个意义下，相对论仍然是一种经典的理论。

该理论取代了200年前主要由艾萨克·牛顿创立的力学理论，从而改变了20世纪的理论物理学和天文学，它引入的概念，包括时空、同时性之相对性、运动学、重力时间膨胀和洛伦兹收缩。在物理学领域，相对论改善了基本粒子的科学以及它们的基本相互作用，以及迎来核子时代。 另外，借由相对论，物理宇宙学及天体物理学预测了中子星、黑洞、引力波。