[拼音]：xianghu zuoyong de tongyi lilun

[外文]：unite theory of interactions

物理学中各种相互作用统一起来的理论体系。它是人们对物质世界统一性的探求在物理学中的反映。

在科学发展的历史上，人们已经不只一次地发现，在表面上似乎不相干的现象的背后，存在着共同的规律性，地面上的落体运动和月球的绕地运动似乎是不相干的。但I.牛顿在17世纪提出的万有引力定律揭示了这两种运动的统一性。电的现象和磁的现象在古代被认为是两种无关的现象，但到了19世纪H.C.奥斯特和M.法拉第的实验证实了电能产生磁，磁能产生电，J.C.麦克斯韦则以数学形式把电和磁的运动规律统一起来，并预言了电磁波的存在。万有引力和电磁力是20世纪初人们知道的仅有的两种基本作用力。A.爱因斯坦曾长期致力于寻找它们的统一理论。他的这个愿望虽然终其一生未能实现，但他的思想对于后来的科学家有着深刻的启迪作用。20世纪30年代，随着原子核物理学的发展，人们又认识到除电磁力和万有引力外，还有两种基本作用力：一种是强相互作用力，原子核中的质子、中子靠这种力结合成原子核；另一种是弱相互作用力，这种力引起原子核的β衰变。

探索这四种基本相互作用力的统一理论，经过几十年的努力已经初步找到了端绪。在50年代，量子电动力学有了重要发展，和实验符合极好。按照量子电动力学，电磁相互作用是由光子传递的，而光子场（电磁场）是一种规范场。50年代中叶发现弱相互作用宇称不守恒后，人们又看到弱相互作用的 V-A理论形式和电磁相互作用的矢量流理论形式有相似之处。S.L.格拉肖、S.温伯格和A.萨拉姆等人按照弱相互作用也可能是由某种规范场的粒子传递的思路，提出了量子规范理论形式的弱电统一理论，从而找到了弱相互作用和电磁相互作用在逻辑上的统一。这个理论认为传播相互作用的规范场有四种，其中一种是电磁场，它的场量子就是早已确认的传递电磁相互作用的光子；另外三种是新预言的，即传递弱相互作用的W⁺W^-和Z⁰场，相应的场量子是W⁺粒子、W^-粒子和Z⁰粒子。1983年物理学家们已经找到了质量比质子约大90倍的 W⁺、W^-粒子和质量比质子约大100倍的Z⁰粒子，证实了这个预言。

弱电统一理论的进展鼓舞着人们探讨强相互作用的规范理论，在70年代初提出了量子色动力学。该理论有八种规范场，称为胶子场，相应的胶子也有八种。这个理论的各种推断与高能碰撞的各种实验结果相符合，因而量子色动力学被认为是最有前途的一种强相互作用理论。沿着量子规范理论的道路继续发展，人们在70年代又提出了大统一理论，试图把强相互作用和弱电相互作用也统一起来。目前大统一理论已有了十几种模型，由于实验上的困难，近期内还不能判断哪一种模型更接近实际情况。而且尽管人们已经用大统一理论解释了一些宇宙学现象，例如正物质多于反物质等，但它关于质子不稳定（衰变寿命约10^31±2年）的预言，在实验上已被否定。

在研究大统一理论的同时，人们还提出了关于弱相互作用、电磁相互作用、强相互作用和引力相互作用统一的理论。但由于引力直接与时空的性质相联系而其他相互作用并不如此；传递引力的引力子的自旋为2h，光子、抆、刔、Z⁰和胶子的自旋则都是h；引力耦合常数有量纲～(质量)^-2，其他相互作用耦合常数却没有质量量纲。因而使引力相互作用与其他相互作用的统一遇到了带有根本性的困难。目前人们正从“超弦模型”量子场论方面探讨这个问题，这里可能存在着一些有待发现的重要环节。相互作用统一理论的进展预示着人们对物质世界规律的统一性将有进一步的认识。