什么是大統一理論(Grand Unified Theory)？

大統一理論（GUT）是從2011年開始在物理學中尋找一個簡潔、簡單的理論，它將描述自然界四種基本力之間的相互作用——電磁力、弱核力和強核力，因為任何大統一理論都試圖將當前對物理力的理解結合起來，所以通常被稱為經典統一...

大統一理論（GUT）是從2011年開始在物理學中尋找一個簡潔、簡單的理論，它將描述自然界四種基本力之間的相互作用——電磁力、弱核力和強核力，因為任何大統一理論都試圖將當前對物理力的理解結合起來，所以通常被稱為經典統一場理論中的研究。存在許多不同的統一場理論來解釋物質和能量的行為，然而弦理論被認為是2011年最有前景的將重力效應與其他三種基本力聯系起來的機會。

重力是所有物理力中最不為人所理解的。粒子物理學目前使用一種稱為標準模型的理論來描述自然界中物理力的相互作用。截至2011年，標準模型的當前形式為建立于20世紀70年代，考慮了四種基本力中的三種——電磁力與弱核力和強核力的相互作用，據揭示，電磁力和弱核力實際上是同一種力在高能量下的兩個方面。這是建立在19世紀末英國物理學家詹姆斯·麥克斯韋（James Maxwell）早期發現的基礎上的，把磁力和電的力量結合起來作為一種力量的兩個方面——電磁。因此，大統一理論可以被認為是將標準模型與重力效應相結合的一種嘗試，是自然界四種基本力量之一由于一個簡單的大統一理論的發展可能無法解釋空間中物質和能量的所有相互作用，因此統一所有力的最終理論通常被稱為萬有理論（TOE）。物理學的三個主要研究領域必須合并為一個，以產生一個可行的萬物理論，其中包括標準模型、廣義相對論和量子力學。其中一個關鍵的建議是研究弦理論，它描述了物質的基本狀態，在這個狀態下，物理宇宙中的一切最終都是由能量的振動環組成的，每一個環的大小都是普朗克長度的，或10-33厘米。這些弦理論上被認為是自然界所有四種基本力，物質和能量的存在，以及空間和時間的影響的直接原因。然而弦理論的一個弱點是它極其復雜，需要在十個空間維度上相互作用，然而，最終的大統一理論被設想為一個簡單的方程式，如果用通常的筆跡大小寫出來，長度不超過1英寸（2.5厘米）。然而，到2011年，提出一個優雅形式的大統一理論可能是最大的挑戰，是把引力的物理宇宙學運用到方程中的過程。引力是所有物理力中最不為人所理解的，可能根本不是一種力。一些研究表明，正如愛因斯坦的發現所表明的那樣，引力只是物質扭曲空間的結果，因為重力的起源從未被發現，自然界中所有其他的力都有基本粒子與之相連，所以物理學假設引力子粒子的存在可以解釋引力除非有證據能從宏觀和微觀兩個層面解釋引力是如何運作的，否則一個將自然界所有物理力量結合在一起的大統一理論仍將難以捉摸。

大統一理論試圖簡化人類對所有自然力的理解。