M理论最重要的一点就是在超弦理论的基础上，加入了对非微扰弦的研究。
非微扰弦理论除了一维弦以外，还包括两维膜、三锥体等高维客体（统称为膜）。
在庞学林和威滕正式开始研究M理论之前，国际物理学界普遍认为，超弦理论与空间维数大于一的超膜是不同的两种理论，两者之间并没有什么必然联系。
但随着庞学林和威滕对非微扰弦理论展开研究之后，他们便发现，在统一量子力学和广义相对论的基础上，不仅可以将一维弦和其他超膜联系起来，同时也将其他超膜统一在了同一个理论框架内。
这些超膜作为该理论的统一动力学客体，特别是当弦的相互作用较大时（即弦在非微扰区域），这些高维膜的动力学效应比一维弦还要来的重要。
这也从一定程度上证明了为什么微扰弦不能给出完整的低能物理理论框架，因为它忽略了更加重要的高维膜的动力学效应。
因此，这半年来，庞学林和威滕，一直在通过庞氏几何，建立起五种不同超弦理论之间的对偶关系。
这种对偶主要分为两类，一类为S对偶，另一类为T对偶。
所谓对偶，本质上是数学概念，定义如下：若两逻辑式相等，则它们的对偶式也相等。
在这里，它是指两种看起来不同的物理理论之间，实际上存在着某种程度的等效效应。
S对偶，指的是一种微扰弦理论中的强相互作用粒子集，在某些个案下可被视为另一套完全不同理论中的弱相互作用粒子集。
T对偶，就是在半径为R的圆环中传播的弦与半径为1/R中环状中传播的弦等效。
他们发现，I型弦理论在S对偶下与SO（32）杂化弦理论等效。
IIA型弦理论，在T对偶下与IIB型弦理论等效。
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通过五种弦理论以及十一维超引力之间的各种对偶以及等价关系，即可以将五种弦理论统一起来。
这五种弦理论，每一种都是M理论不同的极限个案所产生的结果。
这便是威滕在现实世界中提出的M理论，并引发了第二次超弦革命。
M理论揭示了相互作用以及时空的本质，暗示了它们的非基本性。
特别是，该理论预言了额外维和超对称性的存在，首次为一些黑洞熵提供了微观解释。
但是，在建立M理论的过程中，庞学林和威滕也发现了其中存在的一些问
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