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| 大統一理論 |
大統一理論（grand unified theories，GUTs），簡稱GUT，又稱為萬物之理，由於微觀粒子之間僅存在四種相互作用力，萬有引力、電磁力、強相互作用力、弱相互作用力。理論上宇宙間所有現象都可以用這四種作用力來解釋。通過進一步研究四種作用力之間聯繫與統一，尋找能統一說明四種相互作用力的理論或模型稱為大統一理論。這一理論最初源於電磁的研究，麥克斯韋研究證明它們是電磁現象的同一種基本相互作用的兩個方面，可以用同一組方程式加以描述。到20世紀中葉前，這一描述又改進到包括了量子力學效應，並以量子電動力學（QED）形式出現。需要指出，統一理論尚未得到最後驗證，而且霍金在《時間簡史》中也指出，也許會發現大統一理論。但這個大統一理論並不是愛因斯坦最初想的大統一理論，因為不可能通過一個簡單美妙的公式來描述和預測宇宙中的每一件事情，畢竟宇宙是確定性和不確定性相互統一。
簡介
早在20世紀20年代，著名物理學家愛因斯坦就致力於尋找一種統一的理論來解釋所有相互作用，也可以說是解釋一切物理現象，因為他認為自然科學中「統一」的概念或許是一個最基本的法則。甚至可說在愛因斯坦的哲學中，「統一」的概念根深蒂固，他深信「自然界應當滿足簡單性原則」。從30年代提出相對論後不久，愛因斯坦就着手研究「大統一理論」，試圖通過「弱作用，磁場，強作用」的統一思維來簡單的解釋宇宙，進一步將當時已發現的四種相互作用統一到一個理論框架下，從而找到這四種相互作用產生的根源。這一工作一直到他1955年逝世為止，並幾乎耗盡了他後半生的精力，而且統一思維與當時物理學界的主流思想不符，以致於一些科學史學家斷言這是愛因斯坦的一大失誤。
評價
60年代格拉肖、溫柏格、薩拉姆三位科學家提出弱電統一理論，把弱相互作用和電磁相互作用統一起來，這種統一理論可以分別解釋弱相互作用和電磁相互作用的各種現象，並預言了幾種新的粒子，他們因此榮獲1979年諾貝爾物理學獎，1983年實驗發現了理論中預言的粒子，進一步證明了理論的正確性。1973年，美國科學家帕提（Jogesh Pati，1937- ）和薩拉姆提出了統一描述夸克和輕子的帕提-薩拉姆模型，預言了質子的衰變。自然界一共有4種相互作用，除了引力相互作用和電磁相互作用外，還有強相互作用和弱相互作用。這4種相互作用強度大小和作用範圍都相差懸殊，也大相徑庭。例如，引力的強度只有強相互作用力的100萬億億億億分之一，引力的作用範圍卻非常大，從理論上說可以一直延伸到無限遠的地方，引力是長程力；而強相互作用力的範圍卻很小很小，只有1厘米的10萬億分之一，說強相互作用力是短程力；弱相互作用力也是短程力，力程不到1厘米的1000萬億分之一，強度是強相互作用力的1萬億分之一；電磁力與引力一樣是長程力，但它的強度要比引力大得多，是強相互作用力的1/137。4種相互作用在性質上看來有明顯的差異，然而科學家們卻在思索：自然界為什麼有這4種相互作用？這4種相互作用是否只有差異而無共同之處？這4種相互作用能不能在一定條件下得到統一的說明？從科學史來看，第一個認真思索並付諸行動的是物理學家愛因斯坦。愛因斯坦在完成廣義相對論的理論建設後，就一直在考慮能不能把引力相互作用和電磁相互作用統一起來。。[1]