万有理论
適用於萬物的終極理論 / 维基百科,自由的 encyclopedia
万物理论(英语:Theory of Everything或ToE)指的是假定存在的一种具有总括性、一致性的物理理论框架,能够解释宇宙的所有物理奥秘。[1]:6经过几个世纪奋勉不懈的努力,发展出两种理论框架:广义相对论与量子场论。它们的总合,可以说是最接近想像中的万有理论。广义相对论专注于研究引力来明白宇宙的大尺度与高质量现象,例如恒星、星系、星系团等等。量子场论专注于研究非引力来明白宇宙的小尺度与低质量现象,例如,亚原子粒子、原子、分子等等。量子场论成功地给出标准模型,并且能够按照大统一理论将弱力、强力与电磁力这三种非引力统合在一起。[2]:122
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未解决的物理学问题:请问弦理论、超弦理论或M理论等等类似理论,是否是向万有理论的大道迈上一大步,还是一条死胡同? |
经过多年的研究,这两种理论分别在适用范围内做出的预测几乎都已被实验肯定。根据物理学家的研究结果,广义相对论与量子场论互不相容,即对于某些状况,两者不可能同时是正确的。由于这两种理论的适用范围不同,对于大多数状况,只需用到其中一种理论。[3][4]:842-844这两种理论的不相容之处在非常小尺度与高质量范围才成为显著的问题,例如,在黑洞内部、在宇宙大爆炸之后的极短时间。为了解释这冲突,透露更深层实在、将引力与其它三种作用力统合在一起的理论框架必须被找出,和谐地将广义相对论与量子场论整合在一起,原则而言,成为能够描述所有物理现象的单一理论。近期,在追逐这艰难目标的过程中,量子引力已成为积极研究领域。
万有理论用来指那些试图统合自然界四种基本相互作用:引力相互作用、强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用成为一体的理论,是在电磁作用和弱相互作用连成一体的电弱作用理论之后,再加入强相互作用连成一体的大统一理论基础之后,又加上引力作用连成一体的理论。目前被认为最有可能成功的万有理论是弦理论和圈量子引力论。