1. 弦理论
弦论的一个基本观点是，自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子。而是很小很小的线状的“弦”，弦是一维的，弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子，能量与物质是可以相互转化。在弦理论中，弦的能量有两个来源：振动和缠绕。这两者对弦的能量贡献是不同的，但是在一个弦内，它们是互为反比的。也就是一个高缠绕的弦比如有低振动，一个高振动的弦比如有低缠绕。所以他们的总能量是一样。
弦理论解决了百年科学家的一个重大的矛盾，也就是量子力学和广义相对论的矛盾。但是它也彻底动摇了物理学的基础，甚至是宇宙的维度。
1.1 前提
爱因斯坦认为宇宙是由时间和空间的思维构成的。为了确定宇宙中的一件事情，我们应该确定它是什么时间，在什么三维空间的地方发生的。这是宇宙基本特性。然而 1919 年，一位波兰的数学家卡鲁扎向爱因斯坦写了一封信，向这一基础理论提出了挑战，认为宇宙可能不是四维的。超过四维的空间完全超出了我们的想象。
1926 年，数学家克莱因把它说的更清晰和具体，他认为：我们的宇宙的空间结构既有延展的维，也有卷曲的维。也就是说，我们的宇宙有像水管在水平方向上延伸的、大的、容易看到的的维度，也有像水管横向的圆圈那样的卷曲的维度，这些维度非常小，以至于我们很难观察到。结合当时最新的量子理论，他们认为，这些卷曲的维度的大小可能小到普朗克长度，是实验远远不能达到的。此后，物理学家把这种可能存在的额外小空间维的思想称之为：卡鲁扎 - 克莱茵理论。
1.2 概念
弦理论主张“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。
虽然历史上，弦理论是物理学的分支之一，但仍有一些人主张，弦理论目前不可实验的情况，意味着它应该（严格地说）被更多地归为一个数学框架而非科学。一个有效的理论，必须通过实验与观察，并被经验地证明。
2. 暗物质
暗物质，英语叫 Dark matter，是相对于我们常说的可见物质、普通物质，或者叫可观测物质来说的，这种物质无法被人类直接看见或者观测到。大家知道，可见物质之所以可见，就在于微观尺度下，电子与光子发生相互作用，从而被我们肉眼看到，或者被各种观测仪器捕捉到。但是暗物质恰恰相反，它根本不跟光波发生作用，对各种光作用都无动于衷，所以才导致人类既看不见，又测不到它。
在宇宙学中，暗物质（英语：Dark Matter）是指不与电磁力产生作用的物质，也就是不会吸收、反射或发出光。人们目前只能透过重力产生的效应得知，而且已经发现宇宙中有大量暗物质的存在。
由普朗克卫星探测的数据得到：整个宇宙的构成中，常规物质（即重子物质）占 4.9%，而暗物质则占 26.8%，还有 68.3% 是暗能量（质能等价）。
3. 反物质
反物质，正常物质的反状态，极不稳定而几乎不存在于自然界。一旦遇上正物质，就与之“迅速结合、互相湮灭”。这种“湮灭”并非正反两种物质化为乌有而消失，实际上，它们的全部质量转变成能量释放了出来。
反物质无法在自然界找到，仅有稍纵即逝的少量存在（例如因放射衰变或宇宙射线等现象）。这是由于反物质若非存在于像物理实验室的人工环境下，则无可避免地随即与自然界的物质发生碰触并湮灭。
