Tak grawitacja zakrzywia czasoprzestrzeń (odwzorowaną jako biała siatka).

Istnienie pierwszego z tych konfliktów uświadomiono sobie jeszcze pod koniec XIX wieku. Dotyczy on zagadkowych właściwości ruchu światła. Otóż z praw ruchu Izaaka Newtona wynika, że gdybyśmy biegli wystarczająco szybko, dogonilibyśmy promień świetlny. Możliwość taką wykluczają prawa elektromagnetyzmu Jamesa Clerka Maxwella. Einstein rozwiązał tę sprzeczność za pomocą swojej szczególnej teorii względności i w ten sposób całkowicie zburzył nasze dotychczasowe poglądy na przestrzeń i czas. Według tej teorii przestrzeń i czas nie są uniwersalnymi, niezmiennymi pojęciami, doświadczanymi w ten sam sposób. W sformułowaniu Einsteina przestrzeń i czas ukazały się jako plastyczne twory, których postać i wygląd zależą od ruchu obserwatora.

Powstanie szczególnej teorii względności stworzyło warunki do pojawienia się drugiej sprzeczności. Otóż Einstein założył, że nic nie porusza się z prędkością większą od prędkości światła. Ale uniwersalna teoria grawitacji Newtona - znajdująca potwierdzenia doświadczalne i zadowalająca intuicyjnie - wymaga natychmiastowego przenoszenia oddziaływań na olbrzymie odległości. I w tym wypadku Einstein poradził sobie ze sprzecznością, proponując w swojej ogólnej teorii względności z 1915 roku nową koncepcję grawitacji. Teoria ta, podobnie jak wcześniej szczególna teoria względności, całkowicie odmieniła dawne wyobrażenia o przestrzeni i czasie. Czas i przestrzeń zależą nie tylko od ruchu obserwatora, ale i od obecności materii czy energii, powodujących ich skręcanie i zakrzywianie. Takie zniekształcenia struktury przestrzeni i czasu przenoszą siłę grawitacji z jednego miejsca na drugie. Nie możemy więc już wyobrażać sobie przestrzeni i czasu jedynie jako tła zdarzeń zachodzących we Wszechświecie. W szczególnej i ogólnej teorii względności pełnią one raczej funkcję zaangażowanych uczestników tych zdarzeń.

Wydarzenia potoczyły się zgodnie ze znanym scenariuszem: odkrycie ogólnej teorii względności rozwiązało jedną sprzeczność, ale doprowadziło do pojawienia się kolejnej. W ciągu trzydziestu lat, począwszy od roku 1900, w odpowiedzi na kilka skomplikowanych problemów, które powstały, gdy dziewiętnastowieczną fizykę próbowano zastosować do świata mikroskopowego, fizycy stworzyli mechanikę kwantową. Jak już wspomnieliśmy, trzeci, najostrzejszy konflikt dotyczy mechaniki kwantowej i ogólnej teorii względności. Ale łagodnie zakrzywiona, geometryczna postać przestrzeni występująca w ogólnej teorii względności kłóci się z szalonym, niespokojnym zachowaniem Wszechświata na poziomie mikroskopowym, zachowaniem wynikającym z mechaniki kwantowej. Ponieważ sprzeczność ta istniała do połowy lat osiemdziesiątych - kiedy to do jej rozwiązania zbliżyła się teoria strun - nazywano ją głównym problemem współczesnej fizyki. Co więcej, teoria strun, opierająca się na szczególnej i ogólnej teorii względności, wymaga kolejnego znacznego przekształcenia pojęć przestrzeni i czasu. Na przykład, większość z nas uważa za oczywiste, że Wszechświat ma trzy wymiary przestrzenne. Nie znajduje to jednak potwierdzenia w teorii strun. Zgodnie z nią Wszechświat ma o wiele więcej wymiarów, niż możemy zobaczyć. Wymiary te są ciasno skręcone w złożonej strukturze kosmosu. Owe niezwykłe spostrzeżenia dotyczące natury przestrzeni i czasu wydają się tak ważne, że będziemy się na nie cały czas powoływać. W rzeczywistości teoria strun to historia poglądów na przestrzeń i czas po Einsteinie.

Aby sobie uświadomić, czym właściwie jest teoria strun, musimy się nieco cofnąć i pokrótce opisać, czego dowiedzieliśmy się o mikroskopowej strukturze Wszechświata w ostatnim stuleciu.

Mgławica Kraba (NGC 1952) znajduje się w gwiazdozbiorze Byka, ok. 6,3 tysiąca lat świetlnych od Ziemi. Zaobserwowana po raz pierwszy w 1731 r. Jest supernową prawdopodobnie zauważoną przez chińskich i arabskich astronomów w 1054 r. Jej średnica to ok. 11 lat świetlnych. W centrum znajduje się pulsar obracający się wokół własnej osi 30 razy na sekundę, emitujący promieniowanie w zakresie od fal gamma do radiowych.