M理论最重要的一点就是在超弦理论的基础上，加入了对非微扰弦的研究。
非微扰弦理论除了一维弦以外，还包括两维膜、三锥体等高维客体（统称为膜）。
在庞学林和威滕正式开始研究M理论之前，国际物理学界普遍认为，超弦理论与空间维数大于一的超膜是不同的两种理论，两者之间并没有什么必然联系。
但随着庞学林和威滕对非微扰弦理论展开研究之后，他们便发现，在统一量子力学和广义相对论的基础上，不仅可以将一维弦和其他超膜联系起来，同时也将其他超膜统一在了同一个理论框架内。
这些超膜作为该理论的统一动力学客体，特别是当弦的相互作用较大时（即弦在非微扰区域），这些高维膜的动力学效应比一维弦还要来的重要。
这也从一定程度上证明了为什么微扰弦不能给出完整的低能物理理论框架，因为它忽略了更加重要的高维膜的动力学效应。
因此，这半年来，庞学林和威滕，一直在通过庞氏几何，建立起五种不同超弦理论之间的对偶关系。
这种对偶主要分为两类，一类为S对偶，另一类为T对偶。
所谓对偶，本质上是数学概念，定义如下：若两逻辑式相等，则它们的对偶式也相等。
在这里，它是指两种看起来不同的物理理论之间，实际上存在着某种程度的等效效应。
S对偶，指的是一种微扰弦理论中的强相互作用粒子集，在某些个案下可被视为另一套完全不同理论中的弱相互作用粒子集。
T对偶，就是在半径为R的圆环中传播的弦与半径为1/R中环状中传播的弦等效。
他们发现，I型弦理论在S对偶下与SO（32）杂化弦理论等效。
IIA型弦理论，在T对偶下与IIB型弦理论等效。
……
通过五种弦理论以及十一维超引力之间的各种对偶以及等价关系，即可以将五种弦理论统一起来。
这五种弦理论，每一种都是M理论不同的极限个案所产生的结果。
这便是威滕在现实世界中提出的M理论，并引发了第二次超弦革命。
M理论揭示了相互作用以及时空的本质，暗示了它们的非基本性。
特别是，该理论预言了额外维和超对称性的存在，首次为一些黑洞熵提供了微观解释。
但是，在建立M理论的过程中，庞学林和威滕也发现了其中存在的一些问题。
第一个就是真空问题。
M理论中存在着各种真空态，给予数学上的计算，他们保守估计，至少存在着10^500这样的真空解。
而且每一种真空解的物理常数和宇宙学常数都不一样。
而近期的宇宙学观察结果表明，地球所在的宇宙有一个小的正宇宙常数，它支配着目前宇宙加速膨胀，并构成了宇宙中的主要物质（暗物质和暗能量）。
如何从众多的真空解中，找到现有宇宙的真空解，并给予第一性原理解释，是M理论需要回答的问题。
其次，M理论还需要回答暗能量的来源以及本质。
根据庞学林的计算，目前通过M理论，可以给出早期宇宙暴涨的宇宙学模型，甚至直接计算出了宇宙极早期的张量扰动远远小于标量扰动。
这一点，与最新的宇宙学观察结果相符。
但具体到暗能量和暗物质上，目前暂时还没办法给出合理的解释。
第三，他们在计算中还发现，在如何解释量子色动力学中的强耦合行为上，如量子色动力学真空性质，高温条件下夸克-胶子等离子体性质等等，M理论也存在着一定的困难。
对于前两个问题，庞学林和威滕都没有做过多的研究。
他们都很清楚，现有的实验条件和天文观测下，这两个问题暂时没办法取得进一步突破。
但是在第三个问题上，庞学林和威滕却出现了分歧。
“庞，我们的M理论已经相当完美地把五种弦理论和十一维超引力统一起来了，虽然我们还没办法肯定我们的理论完全正确，但是这些天衣无缝的对偶关系以及该理论之间的其他美妙关系，足以证明，我们在大方向上没什么问题……”
别墅的小露台上，威滕正一边喝着茶，一边对庞学林笑着说道。
这半年来的研究，比他想象得还要顺利。
