“万有理论”（译注：Theory of Everything，
或简写为ToE，即“关于一切的理论”）是科学上最为人钟爱的梦想。它一旦被发现，将能够从最基础的层面上来描述宇宙的运行机制，因而能够完成对自然的全
部理解。它能够解答长久以来的谜题，诸如什么是暗物质、为什么时间仅朝一个方向流逝、引力怎样起作用等。少数人仍会惊叹于斯蒂芬·霍金的著名论断，即这样
一个理论将会是“人类理智的终极伟业——那到时，我们就了解了上帝的心智”。（译注：霍金曾表示这是沿用牛顿时代的传统说法，并非真的相信有上帝存在。）
 了解上帝的心智：七种万有理论
但是神学家大可不必因此而焦虑失眠。尽管努力了几十年，这方面的进展仍然缓慢。许多物理学家把自己困在了发展“量子引力”理论中，试图把量子力学与
广义相对论协调起来——这是某种万有理论的前提之一。不过，并没有出现什么有竞争力的、符合证据的理论，倒是有一大批候选理论探讨了问题的不同部分，几乎
没有什么线索能够表明哪一个（如果有的话）会最终正确。
下面是对一些前沿理论的简要介绍。
弦论（String Theory）
 （String_Theory 图片来源：deviantart）
这可能是万有理论中最知名的、研究力度最大的一个。它认为我们所观测到的基本粒子实际上根本不是粒子，而是微小的弦，由于它们太小了，用科学仪器“看起来”就只像是粒子。
并且，弦论的数学还依赖额外的空间维度，这些是人类无法直接体验的。
这是一种激进的猜想，但许多理论家发现弦论方法优雅，其基本思想能够导出多种理论变种，似乎能解决各种各样的宇宙之谜。然而，如果要说服科学界承认弦论就是万有理论的最佳候选者，它们仍然面临着两个挑战。
首先，弦论还不能给出可测试的预测。因此，弦论仍然仅仅是一个理论。
其次，这个理论的变种仍然太多，每一个都可能正确，难以从中进行选择。为解决此难题，一些物理学家提出了一个更广义的框架，称之为M-理论，它统一了多种弦论。
但它也有自己的问题。根据不同的设置，M-理论可以描述多达10500种宇宙。有些物理学家争辩说，这就是存在多个宇宙的证据，但对其他人而言，这只意味着该理论是无法检验的。
环量子引力论（Loop Quantum Gravity）
 （loop quantum gravity 图片来源：queloilmessia）
尽管没有太多的媒体曝光，到目前为止，环量子引力论仍然是弦论唯一真正的对手。
其基本思想认为，空间与我们通常所想的不同，它并非连续，而是分离成尺寸大约为10-35
米（译注：普朗克长度）细小的“空间块”（chunks）。这些空间块通过“链”（links）连接成我们所体验到的空间。当这些链纠缠成“辫”和“结”
（braids and knots）时，它们就产生了基本粒子。
环量子引力论已经对真实世界中的效应做了些尝试性预测，也对宇宙的诞生进行了一些解释。但是它的支持者仍在努力将引力纳入到他们的理论中。与弦论一样，它距离真实的实验验证还很遥远。
〖译注〗：文中的loop、links、braids及knots等名词均对应拓扑论中的概念。
因果动力三角论（Causal Dynamical Triangulations，CDT）
 （Causal dynamical triangulation 图片来源：learner）
因果动力三角论乍看起来与环量子引力论很相似。不过，环量子引力论只把空间分成细小的“构造块”，而CDT假设时间-空间分成叫做正五胞体的四维构造块（译注：pentachoron，四维空间的凸正多胞体）。
正五胞体可以粘在一起生成大型的宇宙，结果就形成了三维空间和一维时间，这正是真实宇宙的样子。很好，很强大，但有个关键缺陷：CDT 尚不能解释物质的存在。
量子爱因斯坦引力论（Quantum Einstein Gravity）
 （Quantum Einstein Gravity 图片来源：fromquarkstoquasars）
该理论由德国美因茨大学的马丁·路透提出，它采用了完全不同的思路。
统一引力和量子力学的问题之一就是引力在极小尺度下的表现。两个物体靠得越近，它们之间的引力越强；但引力也对物体自身起作用，这样，在极微小的距离上就形成了一个反馈回环。根据传统理论，引力应该变得不合理的强，这意味着传统理论某个地方出了问题。
不过，路透提供了一个产生“定点”的方法：小于某个距离处引力将停止增强。这或许有助于解决此难题，从而形成一个关于引力的量子理论。
量子重力图论（Quantum Graphity）
 （Quantum Graphity 图片来源：elnavegante850）
上述所有理论都假设空间和时间预先存在，然后再试图去构建宇宙的其余部分。量子重力图论（或“量子图论”）则与之相左，它是由加拿大安大略省滑铁卢市的普里美特理论物理研究所的弗蒂尼·马可波罗（Fotini Markopoulou）及其同事们独创的。
当宇宙在大爆炸中形成时，马可波罗认为当时并没有我们所了解的空间。而是存在一种空间“节点”的抽象网格，其中的每个节点都互相连通。很快，网格塌缩，一些节点断裂开来，形成了我们如今看到的大尺度宇宙。
〖译注：Quantum Graphity 由 T. Konopka, F. Markopoulou等人于 2006
年提出。量子重力图论将数学中的图论思想引入了理论物理。其中graphity源自graphic和gravity，原意在设计领域是指以视觉作为一种吸
引力来凝聚创意。而quantum graphity将该词的含义在物理学上做了引申。〗
内禀相对论（Internal Relativity）
 （Internal Relativity 图片来源：huffingtonpost）
由麻省理工学院的欧拉夫·德莱耶所发展的内禀相对论着手去解释广义相对论如何在量子世界中出现。
宇宙中的每个粒子都有种属性叫“自旋”，不严谨的情况下可认为它是由粒子旋转产生的。 德莱耶的模型假设存在一个独立于物质的随机部署的自旋系统。当系统抵达一个临界温度时，自旋会排列形成一种有序的模式。
任何实际存在于自旋系统中的人都无法看到它们。他们所见到的只是自旋的效应，这也是德 莱耶所展示的内容，其中包括时空和物质。他还设法从此模型中导出了牛顿引力：不过，广义相对论仍然未整合进来。
E8
 （E8 图片来源：wiki）
2007 年，物理学家（也是冲浪运动员）加勒特·里希 (Garrett Lisi) 因为一个万有理论成为了新闻头条。
争议由一篇讨论E8的论文引发，这是一个复杂的、拥有248个点的八维数学模式。里希认为，物理学中已知的多种基本粒子和作用力可被容纳在E8模式的点中，它们之间的多种相互作用也自然而然地出现了。
一些物理学家对此文提出了强烈批评，而另一些人则表示谨慎的欢迎。直到 2008 年末，里希得到一项继续E8研究的资助。
译后记
这篇文章四年前曾获得“新科学家”网站“最受欢迎的十大物理学报道”的第一名。虽然时间较久，如今仍然值得一读，以飨读者。
来源
- New Scientist
- Knowing the mind of God: Seven theories of everything
- 15:33 04 March 2010 by Michael Marshall
（编译：心蛛）
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