Ce livre est une recherche sur peut-être la question la plus ancienne de l’humanité : Pourquoi sommes-nous ici ? Dans un sens très littéral, le livre examine les « pourquoi » des propriétés physiques qui entourent les gens dans la vie quotidienne. Ces choses sont pour la plupart tenues pour acquises parce qu’elles sont si courantes – la gravité, par exemple. Isaac Newton a formulé le « comment » de la gravité, mais pas le « pourquoi », laissant place à la formulation d’Einstein de la relativité restreinte des siècles plus tard, et à partir de là, à la quête de la théorie ultime pour tout expliquer : la TOE, ou « théorie du tout ». » Cela a conduit les physiciens à la théorie des cordes.
Les premiers chapitres fournissent des informations de base nécessaires aux lecteurs qui n’ont pas une compréhension intime de la physique. Ils expliquent les différentes forces et particules élémentaires : protons, électrons, neutrons, quarks, par exemple. Ensuite, le livre passe à la théorie de la relativité restreinte d’Einstein et à la découverte de la mécanique quantique, préparant le lecteur à la comparaison ultime avec la théorie des cordes.
Brian Greene emmène le lecteur à travers l’histoire de la théorie des cordes, expliquant patiemment les découvertes importantes nécessaires pour comprendre les implications de la théorie des cordes. Une grande partie du livre se concentre sur l’explication de la relativité générale, de la relativité restreinte et de la mécanique quantique. Cela jette les bases des derniers chapitres qui expliquent que ces théories indépendamment précises du très grand et du très petit se dissolvent dans un non-sens lorsqu’elles sont combinées. La théorie des cordes est le remède à cette déconnexion.
La théorie propose que les particules ponctuelles n’existent pas – au lieu de cela, toute la matière est constituée de cordes vibrantes extrêmement minuscules. Les vibrations constituent les « particules » élémentaires, certaines vibrations correspondant à certaines particules. Les physiciens ont également confirmé l’importance de la symétrie dans le monde naturel, en utilisant la supersymétrie pour approximer les équations importantes de la théorie des cordes. Les cordes ont une très petite longueur, connue sous le nom de longueur de Planck, et règlent le monde nerveux de la mécanique quantique en « enduisant » les énergies. La théorie des cordes déclare que le tissu de l’espace-temps peut se déchirer, contredisant la notion originale d’Einstein, et est capable d’englober des extrémités telles que des trous noirs dans son propre tissu. Bien que salués comme la théorie mettant fin à toutes les théories, les physiciens des cordes étaient gênés de trouver cinq façons différentes de faire fonctionner la théorie des cordes, essentiellement cinq théories différentes. Cependant, des idées récentes cherchent à unir les cinq théories en une théorie globale, connue sous le nom de théorie M. Cette théorie, espèrent les physiciens, sera la TOE, bien qu’ils soient encore peut-être à des années de la découverte des mathématiques pour parvenir à leurs conclusions. La théorie des cordes n’est pas non plus testable expérimentalement : les physiciens attendent que la technologie actuelle les rattrape. Cependant, la théorie a encore le potentiel de tout expliquer : du Big Bang aux trous noirs, en passant par la longueur de Planck et au-delà, personne ne peut savoir jusqu’où ira la théorie des cordes.