万有理论是物理学的终极目标，我们离掌握万有理论还有多远

万有理论是物理界的终极目标。为了寻求对所有自然规律的统一、连贯的描述。在过去的几个世纪里，物理学家一直在努力将各种不同的自然现象统一到单一的理论框架中。在大自然中，大到宇宙，小到原子电子，世间的一切自然万物，抛开现象看本质，科学家们发现，我们这个宇宙的所有现象，都可以简化成四个基本作用力，引力、电磁力、强核力和弱核力。而万有理论就是要证明这四种作用力都是同一种力的不同表现形式。为什么要统一四大基本力呢？因为物理学家们相信，统一了四大基本作用力，就能够解释这个宇宙的所有物理奥秘，甚至能成为宇宙的主宰。如何实现物理学的终极目标。我们得搞明白什么是四大基本作用力。今天我们就一个一个来剖析一下这四种力。

说起引力，就得请出牛顿祖师爷。1687年，牛顿在经历多年的思考之后，终于出版了巨著《自然哲学的数学原理》。他在书中提出了运动定律、万有引力定律，这是一个雄心勃勃的理论，它试图预测未来，重建过去，确定宇宙中每一个粒子的历史。牛顿深刻地意识到，使苹果或其他物体落到地面的物理定律和支配行星绕着太阳旋转的定律是一样的，从而实现了天与地的统一。这属于物理学的第一次伟大的统一。第二次伟大的统一众所周知，它来自麦克斯韦。1860年代，麦克斯韦统一了物理学的三个领域——电、磁和光。电磁力，是自然界中四种基本力之一。在微观尺度，电磁力支配着原子和分子的相互作用。它是构建元素周期表的基础，也是使原子结合成固体和液体的力。在宏观尺度，从生活中电器的运作到高速运行的磁悬浮，电磁学的应用无处不在。此外，电磁学还在统计力学的发展中发挥了关键作用，为未来量子力学的发展铺平了道路。麦克斯韦对物理学所作出的贡献通常被认为仅次于牛顿和爱因斯坦。

然而没过多久，物理学又迎来了天翻地覆的革命。牛顿力学对自然进行了极好的描述，但它并不是普遍有效的，尤其是当我们谈论极快和极小的世界时。可以说，牛顿力学很好地概括了我们对世界的通常认知，但跨入20世纪的物理学，却在不断地打破常识。例如，当物体的运动得非常快，甚至接近光的速度时，牛顿力学就不再适用，取而代之的理论是爱因斯坦在1905年提出的狭义相对论。到了1907年，爱因斯坦的老师闵可夫斯基重写了狭义相对论。他在传统的三维欧几里得空间中，加上了第4个维度——时间。于是爱因斯坦开始重新思考引力。他首先提出了等效原理，该原理指出加速度和引力是等价的。几年后，他意识到等效原理意味着引力和几何之间存在着一种特殊的联系。1915年，爱因斯坦发表了广义相对论，这个全新的理论告诉我们引力是时空弯曲产生的结果。他将过去独立的空间和时间统一成“时空”，这又是一次美妙的统一！

这事件促使他对于探索结合引力与电磁力的统一场论又重新感到兴趣。在那时期，强力与弱力尚未被发现。爱因斯坦觉得引力与电磁力极具魅力。因此，他开始了三十年探索统一场论的旅程，希望能够证明这两种作用力是单独一种理论的显像。但最终未能成功。到了上个世纪六十年代，物理学家发现了除引力和电磁力外的另外两种基本力——强核力和弱核力。强核力与弱核力的发现打断了对于统一论的探索。这两种作用力的性质跟引力、电磁力大不相同。另外还有一个必须超越的障碍，物理学者承认，若要获得一个可行的万有理论，则必须从最开始就将量子力学纳入考量，这与爱因斯坦所期望的不同。这里面，就得提一个牛人，那就是杨振宁。1954年，杨-米尔斯理论的提出为大统一理论指明了方向。基于杨-米尔斯理论，物理学家统一了电磁力和弱核力，创立了电弱统一理论。

在温度极高的早期宇宙中，电磁力和弱核力是统一的电弱力。以此为基础，粒子物理标准模型又把强核力统一进去。经过多年努力，物理学家成功整合了四种相互作用力里面的三种，强核力、弱核力和电磁力。但是在标准模型里，时至今日，引力尚未与这些作用力统合，寻求万有理论尚未成功。为什么引力就这么特别呢？主要是在天文尺度上，用广义相对论解释很好使，但是在分子、原子或者亚原子尺度上，用量子力学解释就很好使。只不过这两个理论去解释体积很小但是质量却很大的物体的时候呢，就相互矛盾了，互不兼容，比如黑洞，比如宇宙大爆炸，所以，只有把这两个理论合二为一，才有可能真正的去解开这个宇宙最深处的秘密。

如今，经过众多科学家正在坚持不懈地努力，并且随着新理论的出现，种

超弦理论有一个非常有趣的预言：弦存在于9维空间或10 维空间，只不过空间卷曲成非常小的圆而不能被看到，我们只能看到3 维空间。我们生活的宇宙就像漂浮在多维空间的膜，构成物质的基本粒子粘在膜上无法脱离，因此不能向多维方向运动。只有引力子能够脱离膜运动，也就是说，只有引力才能在多维空间里传播。但是超弦理论还不完善也还有瑕疵。到目前为止，一切理论都只是假设性的。我们不知道我们是否可以找到它，即使找到它，实际上在实际中是否会有所帮助？没有人能真正回答。看似繁荣的物理学，还是笼罩在迷雾之中，但我还是相信，万有理论是存在的，也能够被建立起来和完善起来。