宇宙萬物到底由什麼構成？人類需要從大統一理論中找到答案！

這個世界的本質是什麼？

這是一個相當宏大的問題，或許人類永遠也找不到問題的答案，但並不妨礙我們爲之努力。實際上人類自誕生之日起就一直在追尋問題的答案，只不過長期以來，受限於科技水平低下，人們只能用哲學思想詮釋如此宏偉的問題。

到了近現代，在開普勒，伽利略和牛頓等共同努力下，一門新的學科物理學終於誕生。物理學是一門研究自然現象的科學，是研究萬物的組成，運行規律的一門科學。

那麼，宇宙萬物到底由什麼構成呢？如果把一個物體無限分割下去，最終會得到什麼呢？

實際上早在兩千多年前，古代人們就思考過這樣的問題，比如說古希臘時期的德謨克利特就提出了“原子論”，認爲萬物是由原子構成的。

不過不要誤解，德謨克利特提出的原子概念，與現代物理學中的原子概念完全不同。他認爲萬物都是由不可分割的原子組成，這種原子就像是實體的“玻璃球”那樣，排列順序的不同就構成了千變萬化的大千世界。

直到18世紀，物理學家們才通過實驗驗證了原子的存在，只不過那個時候人們對原子的認知還是很膚淺的，與如今科學家們描述的原子仍舊有很大不同。

在之後的兩百多年時間裡，人們對原子的認知越來越深，從道爾頓的實心球模型，到湯姆遜的棗糕模型，再到後來盧瑟福的行星模型，一直到後來玻爾提出的原子能級模型，如今的電子雲模型。

幾百年來，物理學家們從來沒有停止過對原子結構的探索，如今我們也會知道了原子並不是不可再分的，它也有自己的結構，有核外電子和原子核構成，而原子核又是由質子和中子構成，質子和中子都是由三個夸克構成的。原子的質量幾乎全部集中在原子核上，電子的質量只佔了整個原子質量的1837分之一，幾乎可以忽略不計。

人類對原子內部結構的認知，也只是從兩百多年前的19世界纔開始的。當時的物理學家們並不瞭解原子的內部構成，對電子的運動更不瞭解，當時統治物理學界的還是牛頓經典力學。

隨着物理學家們發現了核外電子的存在和運行方式，他們發現牛頓經典力學在微觀領域徹底失效了。原因很簡單，如果按照牛頓經典力學計算，核外電子原本就不應該存在，因爲電子在運行的過程中會不斷向外輻射能量，軌道越來越低，最終墜落到原子核上與質子中和。

但是物理學家發現，現實中的電子並沒有墜落到原子核上，而是非常穩定地在原子核外圍運行。一時間，物理學家們也不知道該如何解釋電子的這種“詭異”行爲。

經過了將近一百年的探索，量子力學終於問世了。憑藉量子力學，物理學家們終於可以描述微觀粒子的運行規律了。

按照微觀粒子的存在方式以及相互作用，自然界中的作用力可以分爲四種，分別是強力，弱力，電磁力和引力。

那麼，這四種力到底是如何傳遞的呢？

物理學家們從電磁力的傳播方式中得到了啓發。電磁力是依靠“場”來傳遞的，傳播的媒介是光子，那麼其他三種作用力也應該依賴場中的某種傳播子進行傳遞的。

那麼，場和傳播子（比如說光子）之間有什麼關係呢？

我們都知道，電荷在靜止時也會產生電場，位於電場中的其他電荷會受到電場的作用，不過在這個過程中並不會產生光子來傳播。而一旦讓靜止的電荷運動起來，其形成的電場就會產生波動，於是變化的電場就會產生振盪的磁場，電磁場就這樣產生了。

而電磁場就是依靠光子來傳播的，光子其實就是量子化的能量，具有波粒二象性。事實上，不僅僅是光子，任何微觀粒子甚至是所有的宏觀物體，都有一定的波長，這也是德布羅意提出的物質波概念。

能夠看出，所謂的電磁波其實就是電子在躍遷時向外輻射的光子能量，由於電子一直在運動，就會產生變化的電場，然後導致變化的磁場，而變化的磁場又會產生變化的電場，於是電磁場就這樣傳播開了，傳播的是能量，也就是光子。

如今我們知道，光是一種電磁波，平時我們所說的光默認爲可見光，實際上光的波譜範圍非常廣，可見光只是其中非常狹窄的一部分。

除了可見光之外，還有波長更長的電擾動，無線電，微波，紅外線等，當然也有波長更短頻率更高的紫外線，X射線，伽馬射線等。

電擾動也是電磁波，但是它的波長很長，頻率非常低，波長甚至可以達到上千公里，因此電擾動的波動性其實非常不明顯，看起來就像是平靜的海面，通常相隔幾十公里甚至更長才會出現兩個凸起的“波浪”（也就是波峰），因爲電擾動看起來更像是場。

電磁波隨着頻率不斷變大，波長也會變短，比如說有的電磁波的波長甚至比原子半徑還要小，這樣的電磁波的兩個波峰之間的距離就非常短，看起來就是粒子，一點也不像波。

說白了，波長更長的電磁波更像是場，波長更短的電磁波更像是粒子，而中等波長的電磁波才最像波。但總體來講，光子也就是電磁波具有波粒二象性。

而德布羅意的物質波概念表明，即便是宏觀物體，比如說我們人類其實也是有波粒二象性的，只不過人體波動的頻率實在太大了，以至於波長非常短，任何精密的儀器也無法知道到人體的波動，因此宏觀物體都智慧表現爲粒子性，也就是實實在在的物體。

按照如今的物理學體系，電子，光子，光子等都是不可再分的基本粒子。不過隨着人類科技水平不斷提升，或許未來某天能夠發現電子等基本粒子也是有內部結構的，也是可以再分的。

那麼，把基本粒子不斷分割下去，最終會得到什麼呢？

更前沿的弦理論或許能告訴我們答案。弦理論認爲，電子等微觀粒子根本就不是基本粒子，只是又一種更小的波動能量構成的，說白了電子就是“能量包”。而這裡的波動就是弦理論中的“弦”，有閉合的弦，也有開放的弦，同時弦一直在不停地振動，而振動形式的不同，就會形成不同的基本粒子。

如果弦理論成立的話，那麼科學家們就可以徹底統一看起來雜亂無章的基本粒子，從更小的尺度詮釋宇宙萬物的組成結構。然後人類可以通過尋找弦的振動規律，探索不同基本粒子的生成機制，其中就包括科學家們一直在尋找的引力子。

物理學家們對各種不同的基本粒子進行深入探索後，雖然建立起來粒子標準模型，把不同的粒子進行分類，總體上可以分爲玻色子和費米子，但這麼多的基本粒子還是顯得有些繁瑣了，尤其是不同粒子之間的作用和具體特性有些冗雜，很難利用現有的物理學框架進行徹底統一，而弦理論用振動的弦來描述所有的基本粒子，就顯得非常簡潔了，這也是爲什麼弦理論被寄予厚望，很可能成爲最終的大統一理論。

不過，弦理論雖然看起來很簡潔，但由於弦的尺度太小了，甚至比電子和光子還要小很多，根本無法在實驗室中觀測到，更無法觀測到弦的具體振動模式。目前弦理論更多的還停留在數學概念裡，尤其是會涉及到非常複雜，晦澀難懂的數學公式，甚至是高維度的概念，很難在現實中得到驗證，這也是弦理論始終無法成爲真正意義上大統一理論的主要原因！

完！