當量子力學逐漸深入人心以後，物理學家們便開始了尋找一種能夠以精确的數學模式用來描述微觀世界的嘗試。

在描述量子的行為的時候，我們既可以采用薛定谔的波動方程去描述，又可以用海森堡的矩陣力學去概括，兩者被證明在數學上是統一。但這隻是量子世界的一種近似描寫，他可以幫我們粗略的認識量子行為，但如果我們想要進一步研究的話，他們的力量也就稍顯不足了。

當我們研究薛定谔的波動方程的時候我們可以發現，在它的推導過程中，忘掉了一個物理學的重要理論，狹義相對論。薛定谔的方程裡，并沒有體現物質能量時空以及運動的各種性質。但并不是說薛定谔就沒考慮到這一點，他嘗試過把狹義相對論融合進他的方程裡，隻是可惜的是，他失敗了。

作為物理學上的一個基本概念，沒有狹義相對論的量子力學是蹩腳的。于是乎，無數的物理學家們便開始了把狹義相對論與量子概念相結合起來的工作。

首先獲得突破的是電磁力的量子化，而建立起來的理論便是量子電動力學。量子電動力學很好地将量子力學的幾率和不确定性原理融入進了麥克斯韋的電磁場方程裡邊。而在最後确定的方程裡，相對論也是方程成立的必要條件。

由量子電動力學可知，量子場是由粒子構成的，例如電磁場便是由光子組成一樣。能量的本質是應該以粒子質量和運動的形式出現，他在量子場中來回波動，造成了時空的振蕩。

如果要論物理學中最偉大的理論，可能沒有人能夠說得清楚。但如果要說物理學中最精确的理論，那麼，無疑首選則必然是量子電動力學。根據實驗可知，由量子電動力學所預言的數據可以與實驗結果小數點後十幾位相符。跟量子電動力學的預言精确度相比，大海撈針的容易程度仿佛便如同是九牛一毛。

采用類似的方法，人們又逐漸開始了對于強力弱力以及引力的研究。令人欣喜的是，我們采用同樣的方法又建立了量子色動力學和量子弱電理論。對于強相互作用力與弱相互作用力，他們的本質也可以通過量子場形式來表述。

通過格拉肖，薩拉姆以及溫格伯等人的工作，我們又成功地将弱力和電磁力統一起來了。他們成功證明在足夠高的溫度下，電磁力和弱力本質是一體的。當溫度下降的時候，電磁力和弱力便通過對稱性破缺原理分離開來。而強相互作用力，到了20世紀70年代通過物理學家們的努力，他也被證明了與其他兩種作用力實際上具有共同的起源。

而把這三者以及物質最終統一起來的理論，我們便把它稱作粒子物理的标準模型。在超弦理論前面幾講的時候我就介紹過，不管是标準粒子或者是三大作用力，他們在微觀上都具有最小的組成粒子。強相互作用力的基本單位是膠子，弱力的單位是弱規範波色子，電磁力的單位則是光子。通過這些基本粒子的交換，便能形成力的作用機制。

但是，以上三種力的統一并不能代表着我們就找到了萬物理論的最終解。因為還有引力這種力，至今我們都沒有找到好的辦法将引力融合進去。如果按照相似的方法來處理的話，我們的世界中同樣存在着引力場，而引力的最小單位便是引力子。

之前我在講廣義相對論的時候就提過，根據愛因斯坦的等效原理，引力和加速度在觀測者看來是等效的。在一個處于引力作用下的觀測者，無論它的運動狀态如何，他所觀測到的世界以及所有可能的參考系都是絕對平等的，這體現了引力的對稱性聯系。

另外三種力，同樣存在着對稱性，隻是這種對稱性在非專業人員看來很複雜，很難理解。我國著名物理學家楊振甯和他的同事米爾斯，在上個世紀50年代發展起了規範對稱性理論。

根據他們的觀點，力場能夠完全補償力荷的轉移，從而完全保證粒子間的物理相互作用不會改變。這便跟引力的對稱性原理十分相似。規範對稱性理論表明，雖然引力和強相互作用力弱力電磁力有着許多不一樣的性質，但是在讓宇宙具有對稱性方面，他們都是相同的。

量子場論的發展給我們解釋宇宙提供了一個強大的工具，在将狹義相對論融入量子力學的工作方面取得了巨大的進展。而四種力在對稱性方面的相似，又似乎帶給了我們把量子力學融入進廣義相對論的希望。表面上看，這條路光明無限，吸引了無數物理學家前仆後繼。但當他們真的走上這條路的時候，才發現其實并不好走。

廣義相對論仿佛一個老頑固一樣，雖然表面柔弱可欺，但當面對量子力學的攻擊，卻抵抗得相當兇猛。因為他心中明白，他要等的人，并不是量子場論。

好了，今之文到此結束

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