この理論の低エネルギー有効理論は、11次元超重力理論となります。この理論に登場する場は重力場（グラビトン場）・グラビティーノ場・3形式場しかなく、超弦理論の低エネルギー有効理論である10次元超重力理論よりも単純な理論であると言え、また、登場する場のスピンが2以下である超重力理論の最高次元は11次元であります（時間次元が1個と仮定した場合）。従って、11次元超重力理論は超弦理論が登場する以前、究極理論である可能性があると考えられていた時期もありましたが、その後、繰り込み不可能であることが数式で証明され、多様体へのコンパクト化でカイラルな理論が作れないと考えられたため、無視されていました。 1995年、エドワード・ウィッテンによって提唱されたこのM理論は、11次元超重力理論がもつこれらの難点を克服すると考えられるものであり、その提唱は第二次超弦理論革命へのきっかけとなりました。
超弦理論との関係について
超弦理論が1980年代に物理学界で話題になると研究が急速に進み、超弦理論は5つの異なるバージョンに発展して行きました。それらの5つのバージョンの超弦理論はそれぞれ、I型、IIA型、IIB型、ヘテロSO（32）、ヘテロE8×E8と呼ばれ、これらの5つのバージョンを統合するのがM理論です。M理論は特にIIA型超弦理論の強結合極限として定義されており、さらにこれらすべての超弦理論が双対性によって互いに繋がっていることが示唆されたため、超弦理論よりも根源的な理論と考えられています。ここでの双対性とは、弦の強結合領域と弱結合領域を関係付けるS双対性（strong-weakの略）、空間の極大領域と極小領域を関係付けるT双対性（target-spaceの略）、S,T双対性を結びつけたU双対性（unifiedの略）です。特に、T双対性は極大領域における弦の振動モードと極小領域における弦の巻きつきモードを対応付けるものであって、小さい領域に巻きつくという弦特有の（点粒子には無い）性質が反映されたものになっています。従って、M理論が定式化できた暁には、5つの超弦理論はM理論の一部であると主張されることになるでしょう。
M理論に関する研究の現状
現時点ではM理論は超弦理論より更に未完成であり、現実の物理法則に合致するものも得られていないため、最終的に物理理論として成立するか不明瞭です。数学的な仮説の段階だとも言え、また最近では、M理論を超弦理論よりも深遠な理論であるとすることに疑問を持っている研究者も少なからずいるのが現実です。M理論を定式化するにあたっての特に大きな問題は、2次元の膜を量子化する方法が分からないことであり、これについては、IIA型超弦理論におけるD0-braneを自由度とした行列模型（flat時空を背景とするBFSS行列模型、pp-wave時空を背景とするBMN行列模型）によってM理論を定式化しようとする動きもあり、研究が進められている最中です。
M理論は万物の理論となる可能性が高く、今も学者の中で日々研究されています。 M理論が証明されると時間に質量を持つことが許され、まだまだ不明瞭なことばかりで、いかに、ほかの理論との矛盾点を掻い潜っていくかが最大の難点となります。 もしこの理論で時間に質量が有るとされたなら、今後の科学が大いに変わっていくのは必至であろうと思われます。
名称の『M』についてウィッテン自身は、2003年のヒストリー・チャンネルのドキュメンタリー番組『美しき大宇宙』の中で「Mは、マジック、ミステリー、メンブレーン（膜、超弦理論におけるひもの構成要素）などその人の好きなものを意味します。」と述べるにとどまり、『M』の意味については明言は避けジョーク交じりに答えています。注解）わかりやすく言えば現在我々の宇宙は真空のエネルギーに満ちた上位波動領域の二枚の対立する膜の間にゼロエネルギーの相転移から粒子と反粒子が同時に生成され、なんらかの原因かで粒子のみが残り「ビッグバン」+インフレーションを起し、ほぼ光速で膨張した残りかすにに過ぎぎない、ありふれた宇宙の一つに過ぎません。 ですから真の宇宙を理解するには反粒子間に作用する「力」を解明せぬ限り真の統一理論にはたどりつけないでしょう。 ですから昨年、超弦理論の元々の提唱者であるスティーブン・ホーキング博士は「我々の宇宙には神はいない。」とまことに深遠なるコメントを残しています。彼の戦いはまだ続いているのです。 身近な例でいうとPSとPS2で発売されたゼノギアス＆ゼノサーガシリーズはこのM理論に負うことが大きく高橋監督も明言はしませんでしたが、明らかに影響を受けていることがありありです。 私自身もあるいは「神」とはこの上位波動領域に存在するのではないかと夢想したり、キリスト教グノーシス派の教義が実にM理論に合致しているため、あるいは「神」と接触できるかも.....などと考えに耽ったりしました。
ただ、現実の宇宙世界は甘くなく、現在恐るべき実態が次々と判明してきています。まず近い所では太陽活動が不安定なこと、全体的に寒冷化に向かっているのに時たま、メガフレアを噴出することです。そのせいで東日本大震災が誘発され、地球の自転は0.56秒早くなりました。 さらに宇宙全体が凄まじいほどのスピードで膨張していることです。今現在天体として観測されているのは宇宙の物質の10％程度と言われており、あとは見えない物質、ダークマターとして存在しています。宇宙の形は自転？でもしているのか平べったく長径で137億光年と見積もられていますが、強烈な膨張によるドップラー効果のため真っ赤にしか見えず、赤外線衛星望遠鏡で観測するのがやっとです。 天文物理学者の大半は宇宙外からの干渉、ダークエネルギーによるものという意見が出て来ていますが、私にも材料不足で何ともコメントできません。
あと最後の５億年が観測不能なのは残念ですが、後はハッブル宇宙望遠鏡の後継機やγ線バースト観測機に委ねましょう。
ただ、意外と熱エントロピーの拡散効果は激しいものですから、後１万年もすれば全天の星空全体が真っ赤に見えるかも。です。