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如果未來物理學家能比得上牛頓和愛因斯坦,需要有什麼成就?

牛頓和愛因斯坦是公認有史以來最偉大的兩位物理學家,前者奠定了經典物理學的基礎,後者奠定了現代物理學的基礎。如果未來有物理學家能夠與他們平起平坐,他一定是為大統一理論奠定了重要基礎,或者直接完成大統一理論,因為大統一理論是目前物理學家所面對的最大挑戰。

在人類目前的認知中,一切的物理現象都可以用四種宇宙基本力來進行解釋。物理學家認為,四種宇宙基本力都能夠用同一個理論來描述,這個理論被稱為大統一理論。但迄今為止,大統一理論還沒有實現。

在現有的理論中,三種宇宙基本力已經在量子力學的框架下得到統一,但引力始終無法納入其中。目前描述引力最成功的理論莫過於愛因斯坦的廣義相對論,這個理論在宇宙大尺度下得到了非常嚴格的驗證。但由於廣義相對論無法重整化,這使其與描述微觀粒子的量子力學無法完全相容。

量子力學和廣義相對論在各自尺度下能夠很好地適用,但卻無法被統一到一起,表明這兩個理論都不是終極理論,它們都是大統一理論在微觀和宏觀尺度下的較好近似。如果未來有物理學家能夠提出大統一理論的基礎,或者直接完成大統一理論,那他肯定能夠成為與牛頓和愛因斯坦比肩的物理學家,甚至成為最偉大的物理學家。

從目前來看,圈量子引力理論、弦理論等理論能夠比較成功地把引力量子化,有望實現四種宇宙基本力的大統一。但現有的實驗還無法驗證這些候選的大統一理論,還需要更為強大的粒子加速器以及其他觀測手段才行。

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