大一统理论的历史
爱因斯坦提出相对论后,开始寻找解释所有相互作用的统一理论,即从1920s开始解释所有的物理现象。爱因斯坦晚年偏离了物理学的大方向,致力于大统一理论的研究,试图简单地通过“弱作用、磁场和强作用”来解释宇宙,直到1955年去世。虽然他几十年的努力并不成功,但却极大地鼓舞了后人。
当爱因斯坦创立相对论时,他意识到自然科学中的“统一”概念可能是最基本的规律。1930年代,爱因斯坦开始研究“大统一理论”,试图将当时发现的四种相互作用统一到一个理论框架中,从而找出这四种相互作用的根本原因。这项工作几乎耗尽了他余生的全部精力,以至于一些科学史家断言这是爱因斯坦晚年的一大失误。但在爱因斯坦的哲学中,“统一性”的观念在他的思想中根深蒂固,他越来越坚信“自然应该满足简单性原则”。虽然他创建“大统一理论”的尝试没有成功,但建立统一理论的想法一直吸引着成千上万的物理学家。
美国物理学家谢尔登·格拉肖和霍华德·乔治在1974年提出了历史上第一个大统一理论。他们找到了一种方法,将标准模型中的所有规范力统一到SU(5)群中,并能在合理的假设下定量地给出耦合常数运行的一般模式。同时,该理论还预言了质子的衰变,认为质子的寿命约为10 30年,而超神冈德得到的质子寿命下限为10 31 ~ 10 32年,因此该理论已被排除。但一些理论家修改了这个模型,使质子寿命更长。这是后来大一统工作的基础。
Abdul sallam和Jogesh Pati利用半简单李代数Pati-Salam模型进一步发展了Georgi-Glashow模型。