有科学家认为，E8是打开万物理论的钥匙

1905年，当阿尔伯特·爱因斯坦发表狭义相对论的论文时，看上去，爱因斯坦的理论完全替代了艾萨克·牛顿物理学，但事实上，狭义相对论的基础是建立在艾萨克·牛顿物理学，该理论大大拓展了牛顿物理学范围。宇宙太复杂了，一个人无法理解，所以物理学家必须建立在同领域科学家理论基础上，拓展对宇宙的认识范围。这包括粒子物理学的标准模型，这是马克斯·普朗克在1900年开始的理论，可以说是迄今为止最具影响力的理论之一。

虽然许多理论都为物理学的研究做出了贡献，但并非所有的理论都被证明是正确的，甚至有用。有些理论被打压，另一些理论被完全抛弃了。许多研究人员穷尽一身研究那些被认为不正确的理论。正是有了这种锲而不舍的精神，加里特·里斯（A.GarrettLisi）向世界提交了他的万物理论——他的"极其简单的万物理论"。

牛顿物理学描述了滚球最终停止的原因。相对论解释了为什么我们不能飞离旋转的地球进入太空。量子力学解释了为什么把您牢牢地吸在地球上的同一个力，不会将您撕成碎片。遗憾的是，这些物理理论都不能全面解释宇宙。此外，虽然我们知道宇宙受到四种基本力的影响——引力、电磁力以及强弱核力——但我们不知道引力与其他三种力量如何相互作用。但是，宇宙一定存在线索，科学家通过线索，最终将四种基本力统一起来：万物理论。

物理学家一直在寻找将相对论与粒子物理学的标准模型结合在一起的线索。如果被发现，则这条线索有望揭示出构成我们整个宇宙的组成成分。1970年代，物理学家加来道雄（Michio Kaku）提出了弦理论。这种万物理论预测，小振动弦是所有物质的基础，并且它们的振动创造了我们宇宙中所有四种力量。

但是加来道雄的理论需要11个维度的存在才能起作用，到目前为止，我们只知道四个维度。尽管不能轻易证明它是真实的，弦理论让人们看到了万物理论一丝光芒，物理学界对该理论进行了深入的探索。

利用尚未发现的物理学方面来做出科学预测并不是什么新鲜事。科学家尚未通过科学观察找到微小的弦，这一事实并不排除弦理论。早在探索到任何黑洞的证据之前，在数学上，爱因斯坦的狭义相对论预测了黑洞的存在。

尽管学术界一直在研究弦理论的预测，但物理学博士加里特·里斯却一直生活在自我放飞的状态。他在夏威夷冲浪，在加利福尼亚滑雪。在享受雪和大海时，他产生了万物理论的灵感。

万物形状

数学是宇宙的语言。从飞机失事到皮肤色素再到球体形状，一切都可以用数学方程式表示。最后一个例子对里斯追求万物理论最重要。里斯使用对称几何对象的描述，发现了粒子物理学的标准模型与相对论之间的关系。

在19世纪，数学家苏菲·李（Sophus Lie）创建了代数公式来描述对称物体的形状。这些被称为李氏力场。在19世纪90年代，他的工作由继任数学家建立，威廉·基林（Wilhelm Killing）发现了一组李氏力场，这些场描述了我们宇宙中最复杂的形状，即E8群。E8群是一个相互关联的248维对称对象，是一个极其复杂的对象。

实际上，这个密集的对象是如此复杂，以至于它在2007年由计算机首次绘制的。它由18位数学家组成的小组——美国数学研究所的李群项目集——进行了四年的计算，并绘制E8的公式。该小组花了两年的时间进行计算，另外花了两年时间专门研究，如何在当今可用的计算机上计算形状。

最终，阿特拉斯（Atlas）项目将E8计算分为几个部分，并将它们分配给其他计算机。从每个部分获得不完整的答案，然后将它们组合到Sage超级计算机中，花了77个小时完成任务。关于Sage超级计算机的能力，可以这样形象化告诉你：如果将E8公式和由此产生的答案以小字体写在纸上，那么该纸将覆盖7平方英里的区域。

虽然阿特拉斯（Atlas）项目是第一个实际完成了E8绘制，数学家已经知道对称形状的存在多年，物理学家也是如此。有些人甚至把E8当作所有事物的可能理论，但没有一个像里斯提出万物理论更接近。

那么，对称的形状怎么能成为宇宙的关键呢？首先记住，几何形状只是数学公式的图形表示。这适用于您在高中数学课或壁球比赛中构建的菱形。情况也是如此，它是一种以数学表示的图案，在绘制时形成形状。从这个意义上说，E8可能是一个框架，所有的力量和粒子都可以融入我们的宇宙。

E8是万物理论吗？

里斯并不是第一个把E8——一个相互关联的248维对称物体——视为万物理论的可能钥匙的物理学家。但是他想出了一个聪明的方法，可以克服增加引力的棘手问题。在他尝试之前，物理学家们普遍认为，引力不能用电磁学和强弱核力那样的数学方法来表达。这有点像是将汉语和西班牙语的段落组合起来，试图只用一本英汉词典将结果文档翻译成英语。

但是里斯听说过一种表达引力的数学方法，在1977年，该方法发现，被称为麦克道尔-曼苏里（MacDowell-Mansouri）引力。使用此表达式，里斯可以使用数学表达式将引力、电磁力以及弱和强核力插入E8中。

宇宙中的四种基本力都会对物质的所有最基本的亚原子形式（称为基本粒子）产生明显的影响。当这些粒子与力载体（称为玻色子）相互作用时，它们变为不同的粒子。例如，当最基本的量子粒子之一——轻子——遇到弱力玻色子时，它将变成中微子。与光子（携带电磁电荷的玻色子）相互作用的轻子变成电子。因此，尽管最基本的粒子数量有限，但是当它们遇到不同的力时，它们会变为其他不同的粒子。而且，对于每个粒子，都有同样不同的反粒子，例如反夸克或反中微子。这些构成基本粒子，共有28个。

根据每个粒子的电荷，每个不同的基本粒子都有八个量子数分配给它。这使得不同粒子的数量达到224。这些数字帮助里斯使粒子适合E8模型。虽然E8以一种方式表示为248维对象，但也可以表示为具有248个对称性的8维对象。里斯在8个维度内使用E8进行计算。对于剩余的24个未装满已知粒子的地方，里斯使用的理论粒子尚待观察。

里斯将这248个点分别分配给一个粒子，使用基于其电荷的8个数字作为8个维度中的坐标。他发现，像E8群中的对称性一样，量子粒子在对称物体中有着相同的关系。他希望自己已经找到了破解万物理论的方法，因为当他旋转充满受力影响（包括引力）量子粒子的E8时，他发现了粒子和力之间出现的模式——例如光子与轻子相互作用产生了电子。在E8上的点中显示的连接与我们物理世界中粒子之间真实的已知连接相匹配。

如果里斯的方法被证明是正确的，那么评估E8可以向物理学家展示宏观尺度引力如何与其他三种力相互作用。

但是它真的起作用吗，248维物体怎么能成为万物理论呢？

对里斯理论的批评

里斯认为E8可以回答引力和其他力如何相互作用确实有一些问题。里斯自己解释说，理论还处于初级阶段。里斯告诉杂志《新科学家》，"我承认这需要一个漫长的过程。”

可能证明或反驳里斯的万物理论的关键假设之一，实际上在2008年得到证实。与加来道雄（Michio Kaku）的弦理论一样，里斯的方法可以预测并需要存在目前尚未发现的物质。在E8中，里斯使用了所有基本粒子后，他用理论粒子来填补了留下的空白。当世界上最强大的粒子加速器——欧洲核子研究中心（CERN）有可能探测到这些粒子的存在。这些粒子的存在将在很大程度上表明，里斯的想法可能是指向万物理论的一个方向。

但是，使用E8作为万物论的基础还有其他更棘手的问题。一些物理学家断然否定了里斯的方法，仅仅是因为他使用了与电磁以及强弱核力相同的术语来表示引力。物理学定律指出，由于引力作用于宏观或宇宙尺度，因此根本不像其他三个力那样存在，因为它们的作用范围小得多。这些科学家坚持认为，引力不能以与其他三种力相同的方式表达。这一直是许多物理学家寻找万物理论的症结所在，并且有些人认为里斯能够在数学水平上准确地融合引力和其他三个力，这令人怀疑。

里斯还因添加值而受到批评，到目前为止，这些值还无法添加，特别是费米子和玻色子。费米子是不能以整数旋转的粒子（它们以分数表示，如3/2），而玻色子（携带力的粒子）的旋转以整数表示，如1或2。这两个粒子加在一起，这令一些物理学家愤怒。一位天体物理学家发表评论说，添加玻色子和费米子，就如添加苹果和闪电，毫无逻辑。

这并不意味着里斯将引力和其他力融合在一起的想法是错误的。重要的是要记住，里斯不是第一个尝试使用E8作为观察宇宙中力和粒子相互作用方式的人。但他用巧妙的方法，发现了宇宙基本功能一些端倪。但是，对称物体怎么能成为万物理论呢？