Uma característica intrigante da teoria das cordas é que ela envolve a previsão de dimensões extras. O número de dimensões não é fixo por qualquer critério de consistência, mas soluções de espaço-tempo planas não existem no chamado "dimensão crítica". Soluções cosmológicas existir em uma maior variedade de dimensionalidades, e essas dimensões, mais precisamente diferentes valores diferentes da "carga central efectivo", uma contagem de graus de liberdade que reduz a dimensionalidade em regimes fracamente-são curvos relacionados por transições dinâmicas.
Nada no Maxwell 's teoria do eletromagnetismo ou Einstein 's teoria da relatividade faz esse tipo de predição; essas teorias exigem físicos para inserir o número de dimensões "à mão", e este número é fixo e independente de energia potencial. A teoria das cordas permite relacionar o número de dimensões para escalar energia potencial. Tecnicamente, isso acontece porque um bitola existe anomalia para cada número separado de dimensões previstos, ea anomalia calibre pode ser combatido por incluindo a energia potencial não trivial em equações para resolver movimento. Além disso, a ausência de energia potencial na "dimensão crítica" explica por que as soluções de espaço-tempo são possíveis planas.
Isto pode ser melhor compreendida fazendo notar que um fotão incluídos numa teoria consistente (tecnicamente, uma partícula que leva uma força relacionada a um ininterrupta simetria de medida) devem ser sem massa. A massa do fotão que é previsto pela teoria da corda depende da energia de modo a cadeia que representa o fotão. Esta energia inclui uma contribuição do efeito Casimir , ou seja, a partir de flutuações quânticas na seqüência. O tamanho desta contribuição depende do número de dimensões desde para um maior número de dimensões, não são mais possíveis variações na posição das cordas. Portanto, o plano de fotões no espaço-tempo será sem massa e a teoria consistente-se a um número particular de dimensões.
Quando o cálculo é feito, a dimensionalidade é crítico não quatro, como se pode esperar (três eixos de um espaço e de tempo). Teorias das cordas espaço plano são 26-dimensional no caso bosônico, enquanto supercordas e M-teorias vir a envolver 10 ou 11 dimensões para soluções planas. Em teorias das cordas bosônicos, as 26 dimensões vir a partir da equação Polyakov. A partir de qualquer dimensão superior a quatro, é necessário considerar como estes são reduzidos a quatro dimensional espaço-tempo.
Dois modos diferentes foram propostos para resolver esta contradição aparente. A primeira é a compactificadas as dimensões extras; ou seja, os 6 ou 7 dimensões extras são tão pequena quanto a ser indetectável em nossa experiência fenomenal. A fim de reter as propriedades supersymmetric da teoria das cordas, estes espaços devem ser muito especial. A resolução do modelo 6-dimensional é conseguido com Espaços de Calabi-Yau. Em 7 dimensões, eles são denominados G dois manifolds. Estas dimensões extras são compactadas, causando-lhes para loop de volta sobre si mesmos.
Uma analogia padrão para este é de considerar o espaço multidimensional como uma mangueira de jardim. Se a mangueira é visto a partir de uma distância suficiente, parece ter apenas uma única dimensão, o seu comprimento. Na verdade, acho que de uma bola pequena o suficiente para entrar na mangueira. Jogando uma tal bola dentro da mangueira, a esfera iria mover-se mais ou menos em uma dimensão; em qualquer experiência fazemos jogando tais bolas na mangueira, o único movimento que será importante unidimensional, isto é, ao longo da mangueira. No entanto, medida que nos aproximamos da mangueira, descobre-se que ele contém uma segunda dimensão, a sua circunferência. Assim, uma formiga rastejando dentro dele iria mover em duas dimensões (e uma mosca em que iria mover em três dimensões). Esta "dimensão extra" é visível somente dentro de um intervalo relativamente perto da mangueira, ou se uma "lança em" pequenos objetos suficientes. Da mesma forma, as dimensões extras compactas são apenas "visível" no extremamente pequenas distâncias, ou experimentando com partículas com extremamente pequeno comprimentos de onda (da ordem de raio da dimensão compacta), que na mecânica quântica significa muito altas energias (ver dualidade onda-partícula ).
Outra possibilidade é que nós somos "preso" em um 3 + 1 (ou seja, três dimensões espaciais mais o tempo de dimensão) dimensionais subespaço de todo o universo. Este subespaço é suposto ser um D-brana, portanto, isso é conhecido como um teoria mundobrana. Muitas pessoas acreditam que alguma combinação das duas idéias - compactification e branas - acabará por ceder a teoria mais realista.
Em ambos os casos, a gravidade atuando nas dimensões ocultas afeta outras forças não-gravitacionais, tais como eletromagnetismo. Na verdade, Kaluza e os primeiros trabalhos de Klein demonstrou que a relatividade geral com quatro grandes dimensões e uma dimensão pequena, na verdade, prevê a existência de eletromagnetismo. No entanto, por causa da natureza de Manifolds Calabi-Yau, não há novas forças aparecer a partir das pequenas dimensões, mas a sua forma tem um efeito profundo sobre a forma como as forças entre as cordas aparecem em nosso universo de quatro dimensões. Em princípio, portanto, é possível deduzir a natureza dessas dimensões extras, exigindo coerência com o modelo padrão , mas isso ainda não é uma possibilidade prática. Também é possível extrair informações sobre as dimensões ocultas por testes de precisão da gravidade, mas até agora estes só têm colocado limitações superiores do tamanho de tais dimensões ocultas
Outra característica fundamental da teoria das cordas é a existência de D-branas. Estas são as membranas de dimensionalidade diferente (em qualquer lugar de uma membrana de dimensão zero - que é na verdade um ponto - e para cima, incluindo membranas 2 dimensões, volumes 3-dimensionais e assim por diante).
D-branas são definidas pelo facto worldsheet limites estão ligados a eles. Assim, D-branas podem emitir e absorver cordas fechadas; portanto, eles têm massa (uma vez que eles emitem grávitons) e - em teorias de supercordas - cobrar, bem como (já que eles emitem cordas fechadas que são bósons).
Do ponto de vista de cordas abertas, D-branas são objectos aos quais as extremidades das cadeias abertas estão ligados. As cordas abertas ligados a um D-branas são disse a "viver" nele, e eles dão origem a avaliar teorias "vivem" nele (já que um dos modos de corda aberta é uma bóson de calibre, como o fóton). No caso de um D-brana haverá um tipo de um medidor e Higgs teremos uma Teoria de calibre Abelian (com o bóson de calibre sendo o fóton ). Se houver vários D-branas paralelas haverá vários tipos de bósons, dando origem a uma teoria de calibre não-Abelian.
D-branas são, portanto, fontes gravitacionais, em que uma teoria de calibre "vive". Esta teoria de gauge é acoplado a gravidade (que é dizer que existe em grandes quantidades a), de modo que, normalmente, cada um destes dois pontos de vista diferentes é incompleta.
A teoria das cordas afirma que um Bóson de calibre pode ter cada uma das extremidades da corda em branes separadas. A massa da cadeia (Medida Higgs) é proporcional à separação das duas membranas. Para cada Comprimento de Planck que a corda está esticada, aproximadamente uma unidade de massa Plank é adquirida. Foi teorizado por AJB que a corda poderia se tornar massa suficiente para se tornar um buraco negro , o que poderia ser uma outra possibilidade para a formação do buraco negro. Para que isso aconteça, a cadeia teria de se tornar compactado em uma "bola string ', de modo que a massa poderia tornar-se concentrado o suficiente para formar um buraco negro. Se foram detectados tais buracos negros, eles poderiam fornecer evidência para a teoria das cordas. Eles seriam todos mais ou menos a mesma massa (que contêm informações sobre a separação das membranas), e eles não seria necessariamente em galáxias. Estes são pensamentos muito interessantes e eles abrem muitas possibilidades.
Medida gravidade dualidade é uma dualidade de conjectura entre uma teoria quântica da gravidade em certos casos e medir teoria em um menor número de dimensões. Isto significa que cada fenómeno previsto e uma quantidade em teoria tem um análogo na outra teoria, com um "dicionário" tradução de uma teoria para o outro.
Em certos casos, o teoria de calibre no D-branas é dissociada da gravidade vivendo na massa; cordas, assim, abertos ligados às D-branas não são interagir com cadeias fechadas. Tal situação é denominado um limite de dissociação.