统一场论
用一个统一的理论框架描述宇宙已知的基本力的理论
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统一场论（Unified Field Theory）是从相互作用是由场（或场的量子）来传递的观念出发，统一地描述和揭示基本相互作用的共同本质和内在联系的物理理论。即试图将电磁力、强相互作用力、弱相互作用力和万有引力这四种基本力统一在一起的理论。[1][3]该构想由阿尔伯特·爱因斯坦在20世纪20年代首次提出。[2]
20世纪初期，物理学家阿尔伯特·爱因斯坦在推翻了传统的物理观念并提出广义相对论之后，就致力于追求一个更为宏大的目标：寻找一种统一的理论来解释所有相互作用，也可以说是解释一切物理现象。[4]于是在1923年，爱因斯坦发表了《能用场论来解决量子问题吗?》的论文，便开始走上了研究统一场论的道路。[2]1956年，李政道和杨振宁发现了弱核力相互作用中的对称性破缺现象，为理解物理现象的多样性提供了新的视角。[5][6][7]随后，海森伯、史蒂文·温伯格等物理学家相继提出了不同的统一场论方案，其中温伯格与萨拉姆的电弱统一模型则揭示了电磁力与弱核力在高能量条件下的统一性。[8][9]这一成功激发了科学家们对构建更大统一理论的追求，包括旨在统一电磁相互作用、弱相互作用与强相互作用的大统一理论。[8][10]1992年，物理学家史蒂文·温伯格（Steven Weinberg）在其著作《终极理论的梦想》中，正式提出了物理学界的终极目标——构建“万有理论”，该理论旨在将宇宙中所有已知的四种基本力统一起来，从而为人类提供对宇宙万物的全面认知。[11][12]截至2024年，该理论仍未实现完全统一。[11][12]
随着科学的不断进步，统一场论的候选模型日益丰富，其中弦理论[13]及其衍生的超弦理论[14][15]、M理论等成为物理学家研究的重点。[16]弦理论认为宇宙中最根本的元素是微小的一维“能量弦线”，所有基本微观粒子都由这些一维能量弦构成。[13][17]超弦理论引入了“超对称性”概念，旨在将所有粒子和自然界的基本力统一解释为微小超对称弦的振动。[18][14]M理论则是对超弦理论的进一步扩展和完善，它试图将量子力学和广义相对论这两个看似不相容的理论统一到一个单一的框架里，以提供更完整的宇宙理解。[19]这些理论不仅描述了已知的基本粒子，还可能预测尚未发现的粒子，并有望成为实现四种相互作用统一的理论框架。[13][14][16]