阿尔伯特·爱因斯坦以他的发型、相对论和“物理世界是可以理解的，这真是一个奇迹”的信念而闻名。
他的意思是，通过科学、数学和我们自己的神经元，人类可以推导出宇宙似乎遵守的物理定律。 这些定律解释了我们周围看到的现象——灯泡亮起、锤子落下或原子结合和分裂——并让我们预测未来的事件，例如星系的合并、恒星的爆炸或粒子加速器中极端条件的创造。
但即使有了这些定律和大量的专业知识，科学家们仍然没有真正理解宇宙——他们甚至还差得很远。 什么是暗物质，这种看不见的物质充当星系引力支架，或者暗能量，这种神秘的力量驱动着宇宙加速膨胀？ 这两个术语都带有共同的阴郁色彩，因为物理学家（和所有人）都对它们背后的东西一无所知。 但这些谜团只会增加人们迫切希望逐步寻求更全面地理解宇宙运作方式的渴望。
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一些物理学家认为，这种更全面的理解可能涉及“万物理论”（TOE）：一个管理宇宙的单一潜在理论框架。 与此同时，另一些物理学家则不相信宇宙像爱因斯坦暗示的那样容易理解，并且在他们看来，寻找 TOE 是浪费时间。
双方都同意，人类永远不会找到所有事物的理论。 无论 TOE 在从第一原理上解释宇宙方面多么成功，它都不太可能解释为什么你更喜欢在你的芝士汉堡上加额外的泡菜，或者为什么你对小丑有非理性的恐惧。 当物理学家对 TOE 诗意地吟唱（或挥舞拳头）时，他们的意思非常具体。“他们谈论的是将自然界的所有力统一为一个力，”得克萨斯大学奥斯汀分校的物理学教授凯瑟琳·弗里斯说。
迄今为止，科学家们只发现了四种这样的基本力。“有电磁力，”弗里斯继续说道。“所以电力和磁力——每个人都知道这些。”
每个人也都知道使你摔倒并让自己尴尬的力量：重力。
剩下的两种力更加晦涩难懂：强力将质子和中子结合在原子核内，而弱力则通过放射性衰变的一种形式帮助原子和亚原子粒子分裂。
开发一个将这些力结合在一起的单一理论框架——通过将它们描述为一个更大力的表现形式——是物理学家狭义版本的 TOE 中的“一切”。
尽管如此，“如果有一天通过实验验证了四种基本力的统一，那将是令人钦佩的，也是一项伟大的壮举——但它距离 TOE，宇宙的真理还差得很远，”拉里坦谷社区学院的理论物理学家、书籍《寻找万物理论：物理学背后的哲学》的作者德米特里斯·尼古拉德斯说。 但是，嘿，人总是要尝试的。
科学家们有充分的理由认为他们可以形成一个至少描述他们有限的“一切”的理论。 毕竟，一些统一已经发生：物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在 100 多年前将光、电和磁结合在一起，将它们定义为更大的电磁力的各个特征。
在科学家开发出高能粒子加速器后，弱力是下一个加入力家族的力。 在这些设备内部，粒子可以以接近光速的速度碰撞。“它有效地探测了更高能量的宇宙，这相当于追溯到宇宙的早期，”弗里斯说。 碰撞的能量越大，它就越有可能接近复制被认为在大爆炸后最初时刻普遍存在的难以理解的炎热和稠密条件。 当科学家们使用粒子加速器访问这种“年轻宇宙”状态时，他们看到电磁力和弱力作为一个单一的力——弱电相互作用力——在起作用，这表明在早期宇宙中，这两种力曾经是一个力。
弗里斯怀疑，如果粒子加速器能够达到足够高的能量来模拟更热、更年轻的宇宙（在这种宇宙中，介导强力的粒子将会出现），强力也会加入它们。 但她说，在我们的有生之年，这项技术几乎肯定不会改进到足以实现这一目标。
驾驭最后的（而且，令人惊讶的是，最弱的）力——重力——是一项更加艰巨的任务：电磁力，以及强力和弱力，都可以证明从根本上遵循奇怪但可计算的量子规则。 然而，目前，重力最好用爱因斯坦的广义相对论来描述，后者关注的是更大尺度的宇宙。 这两个框架彼此不兼容； 量子力学和相对论实际上为宇宙规定了单独且相互矛盾的规则。 量子理论通常处理微小块状的宇宙，即量子，而广义相对论则认为宇宙即使在最小的尺度上也是连续的。
“寻找 TOE 的首要挑战是找到一个成功的量子引力版本，即将量子理论的规则与爱因斯坦广义相对论的规则结合起来——或者完全找到新的规则，”尼古拉德斯说。 在科学家们拥有量子引力理论之前，他们在将重力与其他三种力统一起来方面可能不会取得什么成功。
与往常一样，理论家们有一些推测性的想法。 其中一种被称为圈量子引力，它假设空间是由微小的、不可分割的碎片组成的。 在这个理论下，时空本身将被量子化，这将使科学家能够通过量子视角来理解大规模时空的 behavior。 还有弦理论，它将宇宙描述为由几乎难以想象的微小振动弦组成，并且在当前版本中，假设存在至少 10 个维度。 在这个理论中，振动弦将产生引力子，这是一种在量子力学定律下起作用但携带引力的微小粒子。“弦理论在 20 世纪 80 年代引起了希望，”圈量子引力的主要支持者卡洛·罗韦利说，他目前是安大略省圆周理论物理研究所的客座研究主席。 但在他看来，它不是一个像样的 TOE 候选者，因为它没有最好的记录。“半个世纪过去了，它还没有交付任何成果，”罗韦利指出。 （公平地说，圈量子引力也没有带来丰硕的成果。）
尽管罗韦利致力于量子引力，但他认为寻找 TOE 是徒劳的。“我们有很多悬而未决的问题不知道如何回答，我认为更现实的做法是尝试一次解决一个问题，而不是尝试单一的万物理论，”他说。“而且，‘一切’太多了。 世界是复杂的，最好使用多种理论工具来处理。”
还有一种相当悲观的观点，尼古拉德斯和其他人也赞同这种观点，即 TOE——甚至比物理学家对这种理论的定义更广泛的 TOE——一定存在于某个地方，但人类可能永远找不到它。 即使我们找到了，“一切”仍然不会是真正的一切。“我们至少原则上可以知道每一种现象的原因，但有一种现象除外，”他说。“我们不可能知道或解释最有趣的现象：为什么会有存在而不是虚无，为什么首先会有‘自然’，或者‘为什么是这种自然和这些定律？为什么不是其他类型的自然？’ 科学无法回答这个问题。”
但科学家们无疑将继续尝试朝着统一的方向迈进。“物理学家对待宇宙的方法是‘简化，简化，再简化’，”弗里斯说。“如果你能观察到外面，你看到‘风这样做’和‘椅子这样做’，并且你可以用一个简单的方程来描述它们，那么你就有所进展了。 而且你可以预测其他一切将会做什么。” 不用说，这在整个历史中带来了许多重大进步。
如果物理学家们最终真的找出了 TOE，那么从中涌现出来的进步或许会深刻地改变人类历史的进程。 或者，TOE 也可能不会引发任何重大进步，而只会为那些远离人类经验的领域和制度提供突破性的见解，以至于与每个人的日常生活无关。 弗里斯对此仍然保持乐观：“它会像重大的基础性进步总是那样改变事物，”她说。“在你到达那里之前，你不知道它们会是什么样子”——当然，这是物理学无法预测的。