摘要：这个世界的本质何在？这是一个足以挑战人类智慧极限的问题，虽然我们迄今为止尚未找到确切答案，但人类对这个谜题的追求从未停歇。自生命降临地球之初，人类就已开始探索自然界的秘密，最初的哲学思想，是人类在科技水平相对落后时的理论诠释。
这个世界的本质何在？这是一个足以挑战人类智慧极限的问题，虽然我们迄今为止尚未找到确切答案，但人类对这个谜题的追求从未停歇。自生命降临地球之初，人类就已开始探索自然界的秘密，最初的哲学思想，是人类在科技水平相对落后时的理论诠释。
时间来到近代，科学领域的璀璨之星如开普勒、伽利略和牛顿等相继升起，共同催生了物理学这门研究自然界奥秘的新学科。物理学是剖析万物构成与运作的科学。
究竟宇宙万物由何构成？如若将一个物体无限分割，最终会得到什么呢？
早在几千年前，古人们就已提出了这些疑问，比如古希腊哲学家德谟克利特曾设想“原子论”，认为万物皆由原子构成。
然而，德谟克利特的原子论与现代物理学中的原子概念有天壤之别。他认为，宇宙万物都是由不可再分的原子堆砌而成，这些原子犹如坚硬的“玻璃球”，通过不同的排列组合形成大千世界。
一直到18世纪，科学家们通过实验证实了原子的存在，但当时对原子的理解仍旧浅显，与现代科学所描述的原子差异巨大。
在随后的两百年间，科学家们对原子的认知逐步加深，从道尔顿的实心球模型，到汤姆逊的枣糕模型，再到卢瑟福的行星模型，以及玻尔的原子能级模型，逐步发展到我们如今所知的电子云模型。
几个世纪来，科学家们不断探索原子的内在秘密。如今我们已经知道，原子并非不可再分，它有自己的内部结构，由核外电子与原子核组成，而原子核又由质子和中子构成，质子和中子则由夸克构成。原子的大部分质量集中在原子核上，电子的质量微乎其微。
人类对原子内部结构的认知，仅仅起源于两百多年前的19世纪。那时的科学家们对电子的运动以及原子的内部构成知之甚少，当时占据物理学主导地位的还是牛顿的经典力学。
科学家们在发现核外电子的运动方式后，发现经典力学在微观世界中不再适用。按经典力学的计算，电子在运动中会不断辐射能量，降低轨道，最终被原子核所吸收。
然而，现实中的电子并未落入原子核，而是在核外稳定运行。这使得科学家们陷入了困惑，不知如何解释这一“奇异”现象。
经过将近一百年的探索，量子力学终于诞生，帮助科学家们描述微观粒子的运动规律。
自然界中的四种基本作用力——强力、弱力、电磁力和引力，是如何传递的呢？
科学家们从电磁力传递方式中得到启示。电磁力通过“场”传递，传播媒介是光子。那么其他三种力也应当通过场中的某种传播子传递。
场和传播子（比如光子）的关系是什么呢？
我们知道，静止的电荷会产生电场，电场中的其他电荷会受其影响，但并不会产生光子传递。当静止的电荷开始运动，形成的电场就会产生波动，变化的电场会产生振荡的磁场，从而产生电磁场。
电磁场通过光子传递，光子即量子化的能量，拥有波粒二象性。实际上，不仅是光子，所有微观粒子，甚至是宏观物体，都有一定的波长，这就是德布罗意提出的物质波概念。
可以认为，电磁波实际上是电子跃迁时辐射出的光子能量，由于电子的持续运动，产生了变化的电场和磁场，最终形成了电磁场的传播，传播的是能量，即光子。
现在我们知道，光只是电磁波的一种，我们平时所说的光默认为可见光，实际上光的波谱范围极广，可见光只是其中极窄的一部分。
除了可见光外，还有无线电波、红外线、紫外线、X射线、伽马射线等。
电扰动也是电磁波，但波长极长，频率极低，通常被认为更像场。随着频率增大，波长变短，有的电磁波波长甚至小于原子半径，看起来更像粒子，而不像波。
简单来说，波长较长的电磁波更像场，波长较短的更像粒子，中等波长的最像波。总体上，光子即电磁波具有波粒二象性。
德布罗意的物质波概念表明，即便是宏观物体如人类，也有波粒二象性，但由于频率极高，波长极短，任何仪器都无法检测到人体波动，因此宏观物体通常表现为粒子性。
在现有物理学体系中，电子、光子等被视为基本粒子，不可再分。但随着科技水平的进步，未来或许能发现基本粒子也有内部结构，可以进一步细分。
如果继续细分基本粒子，最终会得到什么呢？
前沿的弦理论或许能提供答案。弦理论认为，基本粒子如电子并非基本的，而是由更小的波动能量构成的“能量包”，这些波动就是弦，有闭合的弦，也有开放的弦，它们不断振动，形成不同的基本粒子。
如果弦理论正确，科学家们就可以统一看似杂乱的基本粒子，从更微观尺度解释宇宙万物。通过探索弦的振动规律，科学家们可以寻找不同基本粒子的生成机制，包括一直寻求的引力子。
物理学家们已经对基本粒子进行了深入研究，建立了粒子标准模型，将基本粒子分为玻色子和费米子两大类。尽管如此，众多基本粒子的存在仍显得繁琐，不同粒子的作用和特性难以在现有物理学框架下统一。弦理论用振动的弦描述所有基本粒子，显得简洁许多，因此被寄予厚望，可能成为终极的大统一理论。
然而，弦理论虽然简洁，但弦的尺度极小，远小于电子和光子，无法在实验室中观测到，其具体振动模式更是难以探知。目前，弦理论更多停留在数学概念中，涉及复杂难懂的数学公式和高维度概念，难以在现实中验证，这正是弦理论尚未成为真正大统一理论的主要原因。
来源：宇宙探索