万有理论
現代物理 > 常見理論系列

萬有理論試圖統合大自然的所有基本相互作用：引力、強作用力、弱作用力、電磁力。由於弱相互作用能夠將基本粒子從某一種變換成另一種，萬有理論應該也會對於各種可能粒子給出深奧的瞭解。以下給出通常假定的理論路徑，每一次的統合步驟會導致更上一層樓級。
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|   |   |   |   |   |   |   |   | 量子引力 | 量子引力 | 量子引力 | 量子引力 | 量子引力 | 量子引力 |   |   |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
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|   |   | 引力 | 引力 | 引力 | 引力 | 引力 | 引力 |   |   |   |   |   |   | 電核力（大統一理論） | 電核力（大統一理論） | 電核力（大統一理論） | 電核力（大統一理論） | 電核力（大統一理論） | 電核力（大統一理論） |   |   |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
|   |   | 引力 | 引力 | 引力 | 引力 | 引力 | 引力 |   |   |   |   |   |   | 電核力（大統一理論） | 電核力（大統一理論） | 電核力（大統一理論） | 電核力（大統一理論） | 電核力（大統一理論） | 電核力（大統一理論） |   |   |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
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|   |   | 宇宙學標準模型 | 宇宙學標準模型 | 宇宙學標準模型 | 宇宙學標準模型 | 宇宙學標準模型 | 宇宙學標準模型 |   |   |   |   |   |   | 粒子物理學標準模型 | 粒子物理學標準模型 | 粒子物理學標準模型 | 粒子物理學標準模型 | 粒子物理學標準模型 | 粒子物理學標準模型 |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
|   |   | 宇宙學標準模型 | 宇宙學標準模型 | 宇宙學標準模型 | 宇宙學標準模型 | 宇宙學標準模型 | 宇宙學標準模型 |   |   |   |   |   |   | 粒子物理學標準模型 | 粒子物理學標準模型 | 粒子物理學標準模型 | 粒子物理學標準模型 | 粒子物理學標準模型 | 粒子物理學標準模型 |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
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|   |   |   |   |   |   |   |   | 強相互作用 SU(3) | 強相互作用 SU(3) | 強相互作用 SU(3) | 強相互作用 SU(3) | 強相互作用 SU(3) | 強相互作用 SU(3) |   |   |   |   |   |   |   |   | 電弱相互作用 SU(2) x U(1)Y | 電弱相互作用 SU(2) x U(1)Y | 電弱相互作用 SU(2) x U(1)Y | 電弱相互作用 SU(2) x U(1)Y | 電弱相互作用 SU(2) x U(1)Y | 電弱相互作用 SU(2) x U(1)Y |   |   |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
|   |   |   |   |   |   |   |   | 強相互作用 SU(3) | 強相互作用 SU(3) | 強相互作用 SU(3) | 強相互作用 SU(3) | 強相互作用 SU(3) | 強相互作用 SU(3) |   |   |   |   |   |   |   |   | 電弱相互作用 SU(2) x U(1)Y | 電弱相互作用 SU(2) x U(1)Y | 電弱相互作用 SU(2) x U(1)Y | 電弱相互作用 SU(2) x U(1)Y | 電弱相互作用 SU(2) x U(1)Y | 電弱相互作用 SU(2) x U(1)Y |   |   |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
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電弱統合發生於大約100 GeV，大統一發生於大約1016 GeV，與引力統合猜想應會發生於普朗克能量，大約1019 GeV。
至今為止，已有幾種大統一理論被提議來統合電磁力與核力。大統一意味著電核力的存在，猜想應會發生於大約1016 GeV，遠超過任何地球粒子加速器所能達到的能量。雖然，最簡單的大統一理論已被實驗結果排除，它的整體概念，特別是當與超對稱連結在一起時，仍舊是理論物理學術界的喜好。超對稱大統一理論似乎很有道理，這不僅是因為它們在理論方面的美感，而且因為它們自然地製備出大量暗物質，還因為宇宙暴脹可能與大統一物理有關（雖然宇宙暴漲並不是大統一理論的必然結果）。但是，大統一理論明顯地不是終極答案；當今標準模型與所有提議的大統一理論都是量子場論，需要使用可能隱藏瑕疵的重整化方法來獲得有意義的答案。物理學者通常將這需求視為它們只是有效場論的標誌，它們遺漏了在非常高能量時才會出現的關鍵現象。
量子引力步驟涉及到解決量子力學與廣義相對論之間的分歧。至今為止，尚未出現任何可以廣被接受的量子引力理論，因此也尚未出現任何可以廣被接受的萬有理論。
除了解釋圖表裏的作用力以外，萬有理論也或許可以解釋現代宇宙學提出的兩種候選論題：宇宙暴脹與暗能量。但是，這些論題尚未能用實驗嚴格證實。更加地，宇宙學實驗建議暗物質存在，而且是由標準模型以外的基本粒子組成。