#科学探索#
目前我们解释宇宙的三大理论，分别是：
1、牛顿力学（牛顿三定律+万有引力），解释了我们眼睛所见的世界及宇宙的运动规律，用以解释日常生活中的运动规律完全没有问题，我们现在的工程实践中应用的所有理论都是基于牛顿力学，比如飞机、导弹、卫星或者宇宙飞船。牛顿力学大厦的建立以1687年牛顿出版的《自然哲学之数学原理》为标志，到现在有300多年。
2、相对论（狭义相对论+广义相对论）。
狭义相对论（包括质能公式）是爱因斯坦在1905年以民科的身份独立创立，虽然狭义相对论的前提是“惯性系统”即匀速直线运动的系统或者静止系统，但是我们知道，宇宙中并不存在这样理想的“惯性系统”，所以大多数都是近似惯性系统，所以被称作“狭义”相对论（SR），但这并不影响狭义相对论的应用，在大多数情况下，近似就足够了。广义相对论（GR）是爱因斯坦在1915年以专业物理学家的身份独立创立，描述了在“非惯性系”系统中的相对论，由于已经拓展到了“非惯性系”即有加速度的参照系中，这就有了普遍性，所以被称作“广义”相对论。主要思想就是，物质的运动会对时空产生影响，而时空的变化又会对物质的运动产生影响，揭示了时空与物质运动之间的关系。特别要指出的是，广义相对论对引力做了新的解释，认为引力本质上是时空的弯曲造成的，这与牛顿的解释很不一样，而且广义相对论成功预言了引力波的存在，而牛顿的引力公式则不能，可见，广义相对论对引力的解释要更本质一些。
3、量子理论（量子力学+量子场论QFT+量子电动力学QED+量子色动力学QCD）
量子力学是一批人创立的，这个理论建立的画面就像是电影《阿里巴巴与四十大盗》，阿里巴巴发现了藏宝洞，其他人蜂拥而至，陆续发现了绚丽多彩的宝藏，而这个“阿里巴巴”就是德国的普朗克（1858-1947）。普朗克为了解决当时的“黑体辐射”问题而在1900年提出的“量子”（quantum）概念，认为黑体辐射出来的能量是一份一份的，而不是连续的，从而一举解决了被英国物理学家开尔文（1824-1907）称作19世纪末物理学两大乌云之一的黑体辐射问题。
自从量子的概念被提出之后，物理学就真正迎来了一次大革命，少年英雄辈出，很多人建功立业的时候年龄都很小，量子物理也被称作“男孩物理学”。
爱因斯坦创立狭义相对和光量子理论的时候也才26岁，创立广义相对论的时候也才36岁。玻尔提出氢原子模型的时候28岁。海森堡提出不确定性原理的时候26岁。狄拉克26岁的时候就提出了狄拉克方程，开创了量子场论。泡利25岁提出泡利不相容原理。薛定谔39岁创立波动力学，算是革命队伍里年龄比较大的“老男孩”。
我们需要注意的是，量子理论是个大范围的理论，它包括了经典的量子力学，量子场论QFT，量子电动力学QED，量子色动力学QCD这四大部分。
经典的量子力学主要研究原子内部电子的运动规律，薛定谔波函数方程是主要的运动方程。量子场论主要是把粒子看成“场”的激发，比如电子就是电子场的激发，并且认为各种力的传递是由媒介粒子即波色子来传递的。主要方程是狭义相对论性的狄拉克方程。理论框架是非常著名的杨-米尔斯规范场，这里的杨是杨振宁。量子电动力学（QED）是量子场论的一个发展分支，主要研究粒子与光子的相互作用，我们知道光的本质就是电磁波，所以被称作量子的电动力学。量子色动力学（QCD），也是量子场论的一个发展分支，主要研究核内的强力，比如传递强力的胶子，还有组成中子、质子的夸克的性质。
总结
这三大理论之间是什么关系呢？简单来说，牛顿的经典力学是研究宏观世界的，也就是我们肉眼可见的范围内的运动规律，而且精确度足够。相对论是研究时空的，在宏观尺度上与牛顿力学是和谐的，在极端精细尺度上牛顿力学就不够了，必须要用相对论来解释，比如远方的恒星发出的光线在掠过太阳时发生的偏折，广义相对论的计算结果更准确。
牛顿力学并不涉及微观量子尺度，不过量子理论中还是沿用了很多牛顿力学中的东西，也都是正确的，只是精确度不好，无法完美解释粒子的运动规律。从这个意义上来说，牛顿力学与量子理论也是和谐的，只是精度不同。
狭义相对论（SR）与量子理论也是和谐的，狄拉克创立的量子场论就把狭义相对论进行了融合，提出了狭义相对论性的狄拉克方程，对于高速运动的粒子就能更准确描述。
但是，广义相对论（GR）与量子理论并不融合，一个主要矛盾是广义相对论是一个确定性理论，也就是说计算出什么就是什么，用爱因斯坦的话来说就是“上帝是不掷骰子的”。
而量子理论中有不确定性（海森堡的不确定性原理），有概率（薛定谔波函数的概率解释），结论往往是不确定的，只能告诉你概率是什么？这与广义相对论是格格不入的。还有，广义相对论对引力的解释是完美的，而量子理论还不能把引力包括进去。
所以广义相对论与量子理论的融合是目前的一大难题，很多理论都在试图综合这两大理论，以期建立相互融合的大一统理论（GUT）。
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