爱因斯坦曾说：上帝不会掷骰子！
波尔直接反击：不要教上帝做事！
欢迎来到文明新世界：量子力学！
量子力学是当今科学的最前沿，代表了目前人类知识的边界。
要讲清楚量子力学是极其困难的，即便讲清楚了，绝大多数人也无法理解。因为目前量子力学各方面都精通的学者，全世界加起来不会超过1000人，况且大佬刘本身并不是这方面的专家。
不过，这也帮助大佬刘能够站在普通人的立场，用普通人能理解的语言，用中翻中的通俗易懂，给大家初步介绍什么是量子力学，把大家从经典科学文明带到量子力学的新世界文明。
一、波粒二象性
我们的世界是由分子、原子、质子、中子、电子等粒子组成的，是不连续的。这些粒子的属性决定了由它们组成的世界的属性，比如原子的属性构成了当代物理、化学、材料、药物、生命等学科领域，带来了原子科学文明。
科学表明，粒子并不是无限可分的。不可再分的粒子，我们称为基本粒子。目前的科学实验水平，基本粒子有夸克、轻子和传播子三大类，共62种，组成了现在的粒子物理标准模型。（见上篇文章介绍）
那为什么叫量子力学而不叫粒子力学呢？
我们知道，标准模型的基本粒子是可以互相转换和作用的，例如下夸克可以通过W玻色子转换成上夸克。这种转换是通过能量交换激发的，这种能量的交换，我们称为力的作用。
比如带电粒子之间的排斥力或吸引力是通过交换虚光子实现的，称之为电磁力。我们发现光子交换的能量也不是连续的，也是一份一份的，每一份能量子等于hν，ν为辐射电磁波的频率，h为一常量叫普朗克常数。
因此，量子力学，咱们不能仅用字面的意思去理解，一定要回顾一下普朗克是怎么提出这个“量子”概念的。
量子这个词，最开始是1900年普朗克在发现黑体辐射定律的时候提出来的。普朗克发现黑体辐射里面这个能量是一份儿一份儿吸收的，所以呢，他管其中的一份儿，叫做量子。请大家注意他的这个说词，是一份儿一份儿的，他可没有说能量是一粒儿一粒儿的。
普朗克的“量子”概念，本意是说能量原本是一种波的东西，但是它在辐射/吸收的时候，这个过程是不连续的，表现得像粒子一样。所以说“量子”这个词里面，本意就包含了两个概念：一个是波，一个是粒。量子的意思，其实是说这个波，有了粒子的特性，我们现在术语叫做“波粒二象性”。
因此，把“量子”这个概念理解为波粒二象性，是比较科学的理解。量子力学的早期研究有四大里程碑，普朗克从电磁波当中发现了它的粒子性，标志了量子力学的第一个里程碑事件。
第二个里程碑是1912~1913年的时候，波尔在普朗克的量子概念上提出了波尔原子轨道假说。主要包括两个方面：一是轨道量子化，电子在一些特定的轨道上绕核运动，可能的轨道其电子的角动量必须是h/2π的整数倍；二是频率条件，当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时原子才发射或吸收能量，而且发射或吸收的辐射是单频的（量子化的）。量子化的本意是不连续，就像台阶一样，要么上，要么下，你不能停留处于中间状态。原子轨道的量子化，要求电子的运动是跃迁式的，在跃迁的过程中其能量的吸收/释放也必然是量子化的，表现为固定频率的特征光谱，比如钠元素的焰色反应为特征黄色。
第三个里程碑是1923年德布罗意提出了物质波概念。德布罗意物质波，说是除了像光子这样的电磁波有波粒二象性之外，其它的粒子实物都具有波粒二象性。甚至包括我们宏观物体比如足球篮球，都具有波的性质。只不过篮球的实物性（粒子性）太强而波动性太微弱，我们在日常中无法观察到其波的特性。
第四个重要里程碑是1925年薛定谔用一套薛定谔方程来描述了这种波粒二象性。波用波动方程来描述，实物粒子也有它的描述方程，但这种既是波又是粒的东西，怎么同时描述这两种性质呢？答案就是薛定谔方程。具体来说，波动性体现在方程中采用复数形式的波函数来描述，而粒子性则体现在波函数的模平方代表粒子在某处出现的概率密度。
二、量子场论
德布罗意说，任何粒子和实物都是物质波。
波是什么？波的本质是场。
我们经常说电磁场，电磁场的激发就产生了电磁波（光波）。
基本粒子的标准模型，属于量子场论的范畴。标准模型的特点在于其量子场论的构建方式。它成功地描述了电磁作用、弱相互作用和强相互作用等领域，同时，标准模型还预测了希格斯场的存在。量子场论是一种全新的世界观，它认为宇宙万物都来源于场。
那场又是什么呢？场就是空间里每个点长出来的物理量。
这种物理量可以是一个数字，也可以是一个向量，也可以是一个其它的量。比如说温度场，空间每个点都有一个数字，代表温度的大小；比如说风速场，空间每个点都有一个向量，表示风速的大小和方向。空间里所有的数字或向量就构成了场，比如温度场和风速场。
量子场也不难理解，它有四条特征。
特征一：每一种基本粒子对应着一种场。夸克对应夸克场，电子对应电子场，中微子对应中微子场，光子对应电磁场，希格斯粒子对应希格斯场。各种场在宇宙里面无处不在，真空中也充满了场，并且各种场会叠加在一起。
特征二：场有两种状态，基态和激发态。场可以波动，基态就是风平浪静，激发态就是巨浪滔天。场的本质其实是能量的波动，你往平静的湖面扔块石头，给场一份能量，场就会产生一个激波，这个场内产生了一个波包，就是激发出了一个粒子。给电磁场一份能量，电磁场会激发出一个电磁波，这个电磁波就是电磁场激发出的光子。
特征三：场的能量降低一个台阶，就会湮灭一个粒子，并且把自己的能量交换给其它的场，反之，则生成一个粒子。粒子的诞生或消失本质上是场之间交换能量。正负电子相遇，发生湮灭反应，电子场重回风平浪静的基态，而两个电子携带的能量交换给了无处不在的电磁场。电磁场受到这个能量激发后产生了电磁波，电磁波就是光子，因此，正负电子湮灭成一片光芒向四周发散出去。
特征四：真空里面所有场都处于能量最低的基态，因为所有场都风平浪静。但是能量最低不代表能量场完全静止，“真空”并不真空。真空场会随机微小扰动，如果把一个电子放到真空里面，电子的能量也因真空场的扰动而有微小的改变，这就是兰姆位移现象。另外，场在真空里的扰动，还能凭空产生一对正负能量粒子（量子涌现），霍金的黑洞蒸发假说与此有关。
总结一下，标准模型里面所有粒子都来源于场的能量激发，世间万物来源于场是现代物理学的共识。场跟粒子一样，也有质量、能量、动量和角动量等特征，宇宙就是各种场的叠加，场和场之间的互相作用，驱动着物质的运动和变化。这就是量子场论的世界观。
物质有两种形态：粒子和场。那么，场和粒子哪个更本质呢？有人认为场比粒子更本质，更少的人认为粒子比场更本质，还有一些人认为场和粒子是同一个东西，大佬刘倾向于场和粒子是同一物质的两个不同的观察角度。
场更多的是从空间和能量的角度来观察物质，粒子更多的是从时间和运动的角度来观察物质。场可以激发出粒子，粒子态反过来也可以构造场算符。波粒二象性准确地说，应该叫场粒二象性。
三、不确定性原理
有了基本粒子的量子场论，就不难理解量子力学的一些基本原理了，比如量子力学的不确定性原理。
不确定性原理起初叫海森堡测不准原理。例如要预测电子的运动轨迹，就必须同时获得电子的位置和速度的准确信息，但这是我们做不到的，因为电子太小。我们观测任何物体，实际上是观测物体发射（反射）过来的光，要获取电子精确的位置信息，就必须用光去照射它，并且光的波长越短越好。但是光的波长越短，频率越高，所携带的能量就越大，也就相当于是用高能光子去撞击电子，这样就会大幅改变电子的原本动量，反之亦然。
不管你怎么改变测量手段，实验测量的位置误差Δx和动量误差Δp的乘积总是大于一个数值。海森堡将这套理论称为测不准原理，并在1927年以此理论发表一篇论文，引起了很大的反响。
Δx·Δp≥h/4π
波尔受到海森堡测不准原理的启发，提出了一个更加大胆的想法：电子的速度和位置无法同时准确测量，并不是因为测量行为干扰了电子的运动，而是电子本身就不存在准确的速度和位置。
海森堡测不准原理很容易给人一个误导，认为数据的不准确是因为测量引起的，只要改变测量手段，就可以不断减少误差Δ。但波尔不这么认为，他认为不是误差或干扰导致的测不准，而是因为它本身就是不确定的。
因此，测不准原理应该改名叫不确定性原理，位置x和动量p的不确定性应该用标准差σ表示。
σx·σp≥h/2
微观粒子的不确定性原理用量子场论是很容易解释的。在量子场论中，粒子可以理解为受能量激发后场中产生的一个波包，这个波包越尖锐突兀，粒子性越明显，反之则波动性越明显。在微观粒子的位置和动量测量中，可以理解为：位置越精确，粒子性越明显；动量越精确，波动性越明显。
如果我们想让这个粒子的动量无限精确，根据p=h/λ，波长就需要越精确。怎么使λ精确？波形越完整，越简单，粒子的波动性越明显，波长就越精确。但只剩下波形了，粒子的位置就确定不了啦。
而如果我们想让这个粒子的位置无限精确，就要尽量使这个波包无限尖锐。那怎么办呢？理论上也可以办到，通过傅里叶变换，不管这个波是如何复杂，总是可以通过一系列正弦波叠加得到的。所以理论上我们可以通过若干个波叠加叠加再叠加，最终得到这个无限尖锐的波包。这个时候粒子的位置就无限精确了，可是这个波包是由若干个波（λ）叠加来的，也就是说波包的动量就存在无限种可能。
我们还发现，不仅σx·σp这一组物理量有这种不确定性关系，时间和能量的组合σt·σE、角动量和角度的组合σL·σθ，都符合不确定性原理。我们看这些物理量的组合，都有一个特点，就是具有不可对易性。为什么具有不可对易性的物理量会符合不确定性原理，这跟宇宙的一个极其重要的原理——对称性和守恒相关，后面会有介绍。
四、量子态叠加原理
量子力学的另一个基本原理是量子态的叠加原理。
粒子本来就是场中的一个波包。宇宙中有很多场，这些场叠加在一起，就像水面各种水波叠加在一起。有的地方因为叠加而产生了一个波包（粒子），因此，这个粒子自然会综合各类波的性质，比如质量、电荷、自旋等。
粒子可以互相运动、转换、作用，虽然我们知道这些变化都是通过交换转移能量子（各种力）来实现的，但其更深层次的原因，现在还超出了人类知识的边界。就如核外电子的运动轨迹，是各种量子态（波）的叠加效应，我们只能通过现象的概率统计，用薛定谔波函数来描述它，所以薛定谔波函数是一种概率统计波。其波函数Ψ并非是电子波，而是用来描述电子在空间分布的概率，出现这种概率的背后更深一层的原因，我们并未可知。
我们可知的是，概率波形成了电子在核外空间的概率密度分布，好像带负电荷的云笼罩在原子核的周围，人们形象地称它为“电子云”。在电子出现概率大的地方，电子云的密度就大。密度大的区域，形成一个形状轮廓，我们称之为原子核外电子轨道。
这种量子态叠加带来的不确定性和概率分布，给我们带来了全新的量子力学世界观。
在19世纪末，随着经典力学、电磁理论、热力学、统计力学的相继创立，很多人认为宏伟的物理学大厦已经建成，人类已经掌握了物理世界的基本规律。在经典力学世界观中，我们可以用牛顿力学准确预测一个物体的位置和速度。只要我们知道某一时刻的太阳和行星的位置和速度，就可用牛顿运动定律计算出其它任何时刻的行星运动轨迹，我们可以依此推算出几百年前或几百年后的日食时间，精度几乎能够分秒不差。
科学家拉普拉斯甚至论断，我们的宇宙是完全被决定的。在经典力学世界观中，只要我们知道宇宙在某一时刻的状态，只要我们有足够先进的测量和计算工具，理论上便能依此预言宇宙在此之后的任何时刻将发生的任何事情。拉普拉斯的宿命论代表着我们所有的一切，都在138亿年前宇宙大爆炸的那一刻，就已经注定了。
也就是说，我们何时生、何时死，其实早已经写在生死簿上，一切都是命中注定。我们的一个笑容、我们的一时悲伤、包括大佬刘写这篇文章，都是以前的因导致了现在的果。如果是这样的机械宿命论，那我们的思维和自由意志还有意义吗？
然而幸运的是，在量子力学中，量子态的叠加带来的不确定性原理和概率分布模型，粒子的位置和动量不能准确测量，也就无法准确预测，这就推翻了拉普拉斯的机械宿命论，我们的未来依然充满了无限可能。
只不过很多人难以理解这种量子态的叠加带来的不确定性，认为它完全不符合常识。薛定谔当初就很不接受这种世界观，他曾提出了著名的“薛定谔的猫”思想实验，认为箱子中的猫既死又活，完全不合逻辑。
爱因斯坦也曾说：上帝不会掷骰子！
为此，波尔直接反击：不要教上帝做事！
在箱子打开前，就是各种既死又活的量子态叠加；只不过在你打开箱子的那一刻，观测或其它动作，导致了概率波函数坍塌，变成了一个要么死要么活的确定性状态点。你多打开几次，给波函数的模取平方，这些要么死要么活的确定性状态点就构成了概率分布密度云。
联想到我们的人生，何尝不是这种态的叠加后产生的概率分布呢？
遇事不决，量子力学。所以，我们应该发挥主观能动性，尽量做正确的事情、尽量站在对的地方，使自己的预期成为大概率的事件，最终使自己确定性地处于电子云概率密度的正确轨道上。
量子态叠加原理还非常有助于我们理解“量子纠缠”的超距和超速效应。宇宙里的电子为什么基础属性都一样？因为宇宙里面只有一个电子场，所有的电子都是同一个电子场激发出来的。一对纠缠的量子，实际上是一个场里同时激发出来的粒子，它们本质上是同一个粒子。所以，无论它们相距多远，其中一个粒子因观测或其它原因导致波函数坍塌，另一个粒子自然同时也发生相应的坍塌，而无视距离超光速，因为它们本身就是同一粒子，这就是量子纠缠效应。
量子态的叠加原理还可以解释量子计算机的工作原理。在经典计算机中，要表示0和1，要用两个状态，断电代表0，通电代表1，然后通过各种逻辑运算，用晶体管开关控制断电和通电状态，最终得到我们要的数字组合。这种经典计算，在可能状态数极多的并行计算中，需要无数的晶体管协调一个一个地去运算，效率很低。但在量子计算机中，因为各种量子态是叠加在一起的，只要少数几个量子，就可以把所有需要并行计算的态叠加在一起，就像我们耳朵听声音，完全可以把各种声音（不同人说话的声音）同时叠加到一个声波上，然后通过一个叫耳蜗的器官，与其中我们需要的某个频率的声波（具体某个人说话的声音）发生共振，从而把正确的答案（声音）挑选出来。量子计算机就是找到一个类似耳蜗的装置，通过傅里叶变换机制，与正确的量子态共振，就能快速得到想要的计算结果。
五、宇宙的对称性
费曼曾经提出过一个问题：如果发生了某个大灾难，所有的科学知识都被摧毁，如何用最少的词传递最多的信息给未来的人类？
费曼自己的回答是：万物都是由原子构成的。
现在，物理学家们认为，除了原子这句之外，最好再加上一句：对称性决定了守恒定律。
“宇宙”这个词，“宇”指的是空间，“宙”指的是时间，所以宇宙就是空间加时间。所谓的宇称，就是空间对称折叠的意思，空间反转后不变，会带来某些物理量的守恒，所以对称和守恒总是联系在一起的。
空间反转宇称守恒用数学表达，就是把空间坐标X、Y、Z反转一下，变成-X、-Y、-Z，比如说万有引力公式F=G*M1M2/r^2，放到坐标系里面，其中两个物体的距离r^2等于X^2+Y^2+Z^2。空间反转后将X、Y、Z换成-X、-Y、-Z，整理一下这个公式，发现它和原来的公式一模一样，也就是说万有引力在空间反转的情况下是不变的，所以万有引力宇称守恒。
我们以前所有的物理规律，空间反转后数学公式都不变，因此，我们这个世界是对称守恒的。如果有人在哪里发现了宇称不守恒，那绝对是重磅的大发现。
假如存在一种力，对它进行空间反转后，数学公式发生了变化，宇称就不守恒了。这种力，就是弱力。
一般的，一项重大的科学研究，从发现到得诺贝尔奖，平均滞后25年。但宇称不守恒——“在弱相互作用中，互为镜像的物质的运动不对称”，1956年发现，1957年就获得了诺贝尔奖，仅仅用了1年时间！
标准模型中，实物粒子都有自旋。类比成一个旋转的实物小球，经过空间折叠反转后，左旋会变成右旋，就像中间放面镜子一样，左旋的宇称变换是右旋。在微观世界中，夸克、电子、光子都有自旋，而且是一半左旋，一半右旋；但中微子只有左旋，没有右旋。
在弱力作用下，一个下夸克可以变成一个上夸克和一个电子，再加一个中微子。夸克和电子都是50%左旋、50%右旋，中微子却是100%左旋。在弱力作用下，你会发现自旋的数量不平衡了，左旋和右旋的总数量不一样多了，也就是发生宇称不守恒了。
宇称不守恒的原因是中微子只能左旋，不能右旋。因为弱力是个左撇子，只有左旋的粒子才能参与弱力，右旋的粒子不受弱力影响。弱力为什么是个左撇子，现在我们还没有更终极的答案。我们这个宇宙的弱力是个左撇子，或许也存在另一个宇宙是个右撇子，最终世界还是对称的。
除了弱相互作用不对称，我们这个世界还有其它的不对称。1960年打破了电荷反转对称性，1964年发现了正反物质的时间反转不对称。
宇宙大爆炸的时候产生的正反物质数量一样多，如果自然法则完全对称，正反物质会全部湮灭成能量。幸运的是，正反物质互相转换的时候，弱力时间不对称，让正物质比反物质多了那么一点儿——十亿分之一，而我们的太阳、地球就是那十亿分之一的产物。所以弱力是个左撇子，也不是一件坏事。
弱力导致了正反物质的电荷（Charge）、空间（Parity）、时间（Time）单独反转不对称，但是把这三个一起反转，宇宙又会呈现超级对称，物理学家称这种超级对称为CPT联合对称。
现在所有的物理规律都是CPT对称的。任何一个物理公式，你把空间坐标X、Y、Z换成-X、-Y、-Z，时间T换成-T，电荷Q换成-Q，转换后它跟原来公式一模一样。
1945年泡利在数学上严格证明了洛伦兹变换不变是CPT对称的原因，而洛伦兹变换不变也是相对论的基础，CPT对称和相对论某种意义上是等价的。所以说，如果有一天实验发现CPT不对称了，那就出大事了，物理学大厦的两根支柱——量子场论和相对论，一起全倒掉了。
宇宙自然法则的核心是对称！
这也是为什么爱因斯坦会在纽约时报公开发文夸赞诺特是有史以来最伟大的女性数学家。说起女性科学家，可能大多数人想到的是居里夫人，但诺特对现代科学的贡献远远超过居里夫人，她被誉为现代数学之母和现代物理学的灯塔。
诺特具有这么高的地位，一定是因为她做出了特别的贡献——诺特定理。
我们都知道能量守恒定律，但能量为什么要守恒呢？同样还有，动量为什么要守恒？电荷为什么要守恒？角动量为什么要守恒？有没有更本质的底层规则？
诺特定理告诉我们：每一个连续的对称变化都有一个守恒量与之对应。
牛顿万有引力定律，在今天和在明天，这个公式不会发生变化。物理规律具有时间平移对称性，通过诺特定理可以计算出时间平移对称对应的是能量守恒，所以能量守恒的根本原因是时间的平移对称性。
还是万有引力定律，在北京和在上海，这个公式都是一样的。物理规律不随地点变化而发生改变具有空间平移对称性，通过诺特定理可以计算出空间平移对称对应的是动量守恒。
另外，通过诺特定理，还可以计算出空间旋转对称对应角动量守恒、相位旋转对称对应电荷守恒。
这些守恒定律的根本原因，都是物理规律具有某种对称性。反过来理解，每一个连续的对称变化都有一个守恒量与之对应，这就是诺特定理。对称即守恒，守恒即对称，对称和守恒是一一对应的。
诺特定理在物理学中的应用，让对称性成为了现代物理学的核心。杨振宁因宇称不守恒拿了诺贝尔奖，但是，我们都知道杨振宁最大的贡献其实是杨-米尔斯方程。杨-米尔斯方程的核心就是诺特定理，杨-米尔斯方程是一种描述内部对称性的方程。
描述对称性最好的数学工具是群论。而杨振宁的父亲恰好就是群论这方面的数学家，因此，杨振宁天然具有数学方面的优势。杨振宁和米尔斯，用群论的数学工具，把诺特定理的使用范围，从阿贝尔群推广到了非阿贝尔群。
简单说就是从原来的一条旋转轴推广到了多条旋转轴。电磁相互作用力里面有电荷守恒定律，对应的U1对称，只有一条长度为1的旋转轴；弱相互作用力里面有弱同位旋守恒，对应的SU2对称，有两条总长度为1的旋转轴；强相互作用里面有色荷守恒定律，对应的SU3对称，有三条总长度为1的旋转轴。所以电磁力、弱力、强力本质上都是自旋相位对称性的结果。
在杨-米尔斯方程之前，描述电磁相互作用的是麦克斯韦方程，但是，麦克斯韦方程只能描述一种特定的规范场，即阿贝尔规范场。在描述弱相互作用时，物理学家们发现需要使用非阿贝尔规范场，这时候就需要使用杨-米尔斯方程了。
杨-米尔斯方程不仅可以描述电磁相互作用，还可以描述弱相互作用、强相互作用，所以杨-米尔斯方程实际上统一了电磁力、弱力、强力。
杨振宁的贡献，其实可以比肩爱因斯坦。
六、大统一理论
我们继续深挖一下诺特定理。
量子力学里面有一个不确定性原理，它有三个表达式：动量和位置不确定、能量和时间不确定、角动量和角度不确定。你会发现这六个变量跟诺特定理一一对应：空间平移对应位置、时间平移对应时间、空间旋转对应角度，剩下的动量、能量、角动量各自对应三个守恒量。
我们没有理由相信这种相似性会是一种巧合，我们完全有理由相信它们之间可能存在着某种内在的深刻联系。换句话说，这三个守恒定律有可能本质上是同一个守恒定律。
把空间平移看作一条一维的运动的线，把空间方向旋转看成一个二维的面，把相位角度旋转看成一个三维的旋转的体，再把时间平移看成一个某维的时空，有没有可能存在一个超对称的东西，能包含上面所有的对称呢？
如果有，那么这个世界所有的守恒定律都可以归结为这个超对称性了。标准模型有62种基本粒子和30个自由变量，对应着非常繁琐和受限的各种理论，如果我们能找到这个超对称的东西，就能非常简洁地统一它们，标准模型就会变得简洁而优美了。
弦论假说，是目前唯一能“统一四种基本力”的理论。弦论认为自然界的基本单元不是夸克、电子、光子之类的点状粒子，而是极其微小的线状的“弦”（包括有端点的“开弦”和圈状的“闭弦”）。
弦的尺度非常小，远远小于原子核的尺度。弦的不同振动模式对应着各种不同的基本粒子，所有的基本粒子都可以看作是由长度很短的弦的不同振动模式构成的。
在弦论中，科学家们引入了超对称性的概念，后来弦理论又受到了对偶性的启发，慢慢发展变化成了现在的11维M理论。在M理论中，宇宙被认为是一个11维的空间，其中4个维度是我们熟悉的空间和时间，而另外7个维度则被认为是紧致化的，可以理解为这些维度被卷曲成了一个非常小的尺度，以至于我们无法直接观测到它们。
弦论这样的假说虽未得到实验的证实，但这就是众多科学家包括爱因斯坦穷其后半生一直在追寻的方向：大统一理论——万物理论。
现代物理学的大统一理论有三条路线：物质路线、能量路线和信息路线。
物质路线：标准模型总共62种基本粒子，包括夸克、电子、中微子、玻色子等，这些基本粒子已经被粒子物理的标准模型统一在一起了。每一种粒子对应一种场，比如说夸克场、电磁场、希格斯场等。
现代物理学认为这个世界上所有的东西都是粒子和场，粒子和场实际是同一种东西。场可以激发出粒子，粒子态反过来也可以构造场算符。
能量路线：粒子是各种场受能量激发后的波包，所以在微观世界，是不讲“物质”的，物质就是能量，能量就是物质，整个宇宙就是能量的波动场。而能量的交换和转移，就是四种基本作用力——电磁力、强力、弱力和引力。
电磁力来源于粒子之间交换光子，强力来源于粒子之间交换胶子，弱力来源于粒子之间交换W、Z玻色子，引力来源于粒子之间交换引力子（还未发现）。而光子、胶子、WZ玻色子、引力子可以看成是一个个带有不同属性的能量球，四种基本作用力来源于粒子之间交换能量球。因此，从能量角度观察，这个世界是由四种基本作用力驱动的。
信息路线：现代物理学最核心的理念是对称。我们知道所有的守恒定律都来源于对称，能量守恒来源于时间平移对称，动量守恒来源于空间平移对称，电荷守恒来源于相位旋转对称。
四种基本作用力也来源于对称，电磁力来源于U1对称，弱力来源于SU2对称，强力来源于SU3对称，引力来源于微分同胚对称，因此对称几乎把物理学全部统一了。
但有两个东西人类一直还没有找到它们的对称性——熵和时间。对称描述可逆的运动，由于时间不能倒流、熵不能自发减少，所以熵和时间是不可逆的，熵和时间无法用对称来描述。
信息分为可逆的对称和不可逆的熵/时间。可逆的对称描述了能量、动量等不变的信息，不可逆的熵和时间是变化的信息，可见信息描述的就是时空。在更大尺度上，我们完全有理由相信，时空存在像CPT这样的超级对称。
总结：这个世界是由物质、能量、信息三部分组成的，正好对应着现代物理学大统一理论的三条路线。从物质角度观察，这个世界是由粒子和场组成的；从能量角度观察，这个世界是由四种基本作用力组成的；从信息角度观察，这个世界是由对称性组成的。这就是现代物理学的底层框架。
物质、能量、信息是这个世界的三大基本要素。一个大统一理论，必然是增加一些还未知的东西，最后把物质、能量、信息统一起来。
这个大统一理论——万物理论，就变成主宰这个宇宙的自然法则，即上帝。
自然法则就是主宰这个世界的神，哲学上把这种思想叫自然神论。
不过自然神论跟宗教是有区别的：自然神论认为不存在人格化的神；自然神论认为宇宙在自然法则的驱动下自动运行，或者说这个神根本不存在，是自然法则自己创造了自己；另外大佬刘认为描述自然法则的万物理论应倾向于用数学语言严格表达，上帝的语言一定是数学。
大佬刘还认为，我们只能无限接近自然法则，但是永远无法得到它。人类永远无法触及到终极的宇宙奥秘。
正所谓：道可道，非常道。
