01物质的本质是什么？
在文章一开始，我想要问大家，构成宇宙一切物质的本质是什么？
我们中学学过的知识告诉我们，物质是由分子、原子构成。
但是随着学习的深入，我们会知道，原子又可以再次被分解成电子和原子核。
继续深入，原子核又由中子质子构成，通过粒子对撞机中粒子超高速的碰撞，我们在中子和质子中又发现了更小的粒子。
强子对撞机
这种粒子由于实在是太小，在它们身上量子效应已经十分明显，因此科学家并没有在实验室真正的观察到这种粒子。科学家只能观察到它留下的空泡，而并没有直接观察到，因此暂且假设它为夸克。
02我们是如何观察的？
在这里我们要着重说一下“观察”这个动作，由于想要观测（不管是仪器观测还是肉眼观测），必须得有光的介入，我们在观察时必须通过观察物体反射的光来间接观察物体，而光的本质是电磁波。
也就是说在观察物体时的前一瞬间必须用光来照射物体从而观察物体。在这个过程中，物体会先被光（电磁波）撞击然后我们才能观察。我们是不可能在脱离电磁波的情况下观测的。
对于绝大多数物体来说，接受电磁波的撞击不会对它们产生任何的影响，但是对于比中子质子还要小的粒子来说，电磁波的撞击会对它们产生显著的影响，并且在绝大部分情况下会直接穿过它。
那么有没有可能让这种粒子强制被电磁波撞击呢？
有，加大电磁波的频率，让电磁波的波形变得致密，使这种基本粒子也逃不过电磁波的撞击。
但是随之而来的有另外一个问题，电磁波频率越大，能量就越大，如果我们拿高频电磁波去撞击这种粒子，它会直接被像一辆列车般驶来的电磁波直接撞飞，更不可能观测到。
所以结论就是我们不可能观测到这种所谓的基本粒子。
这个就是著名的海森堡测不准原理。
所以至今为止，没有一个人类知道基本粒子究竟是什么样的，本质是什么。
03曙光——量子场理论
但是我们知道它的存在，在这种情况下，我们如果要继续研究下去，必须假定一个模型来表示这种粒子，于是点模型就诞生了。
这种模型比较符合大众对于基本粒子的想象，并发展为量子场理论。起初科学家用这种模型也确实解决了一些问题，比如棘手的电子的量子性质，就可以通过这种模型准确地计算出具体的参数。
虽然基本粒子可能并不是点模型，但是这种理论可以让我们在一定程度上相当精确地去描述我们的宇宙。科学发展就是如此，不管怎样，这样的假设确实可以给我们的科学提供不断发展的动力。
04最大的“BUG”——重力
重力究竟是如何产生的，为何相距1.5亿公里的太阳能对我们的地球产生作用，使地球围绕其旋转46亿年？
量子力学认为，力的本质是粒子的交换，电磁炉是由光子的交换而来，弱力（弱相互作用力）是由弱规范玻色子交换而来，强力是由胶子交换而来，重力无法进行“量子化”。
爱因斯坦在广义相对论中认为重力并不像其它作用力，重力是一种时空间的几何学，传递重力的介质就是空间本身，空间是一切物质的承载体，在没有物质的情况下，空间是平展的，而有了物质的存在，使空间扭曲，从而影响周围的物质。
爱因斯坦广义相对论对于重力的解释对于量子论来说有着天然的优势，但是这个理论无法解决其他三种力（电磁力、强力、弱力），因为这种理论无法将其它三种力几何化。
所以广义相对论与量子理论在某种程度下是互补而不是兼容的。
那么能不能再假设一种粒子将重力也进行量子化呢？
科学家也曾经试过，但是在增加这种粒子后，他们的整个粒子模型崩溃了。
在增加了几个变量后，他们之前推导出来的结果全部推导不出来了。
除非我们能结合两者的模型，重新构建一个可以解释所有物理法则的大一统理论，不然我们永远也不能解开宇宙本质之谜。
05能解释一切的理论——弦理论
弦理论将基本粒子表示为一种正在舞动的丝状物，并携带着能量。
弦理论中的基本粒子看起来像一根根振动的琴弦，以各自不同的震动模式交织在一起，从而产生了各种粒子。就像现实世界的琴弦，不同的震动模式携带不同的能量，从而产生不同的音符。
在弦理论中，所有物质，微观粒子、电子、夸克、还是放射性粒子、光子、引力子，构成物质的一切以及影响它们的力，统统由同一种粒子——弦构成。
到这里，弦理论似乎已经成为了能够解释一切的终极定律。
06弦理论的限制
在我们这个由三维空间和勉强称作一维（单向）时间构成的四维空间中，其实弦理论的数学模型是并不成立的。
除非给这套理论再加上另外并不存在的七个空间维度，也就是在十维空间维度+一个时间维度的世界里，弦理论才能真正被称为大一统理论。
如果宇宙有十一维，弦理论就能完美的诠释它。
因此我们有理由在假设这个理论的正确性的前提下，认为我们的宇宙有十一个维度。
但是我们对于弦理论所描述的另外七个维度一无所知，这些维度是怎样运作的？那些细小的能量丝究竟长什么样？在如此十一个维度里面形态如何？
如果我们能够知道这些额外维度的运作方式，是否就能够知道弦的存在形态，震动模式？如果知道了弦的存在形态，震动模式，我们是否就能够解开宇宙的终极奥义了呢？
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關鍵字: 2019未来科学大奖 理论 奥义
