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20世纪20年代，风景优美的列宁格勒大学物理学院的校园中，活跃着一批年轻的理论物理学研究生，他们经常在一起讨论量子力学、切磋相对论，为物理中诞生不久的两大革命而欢欣鼓舞、激动万分。其中就包括博隆斯坦和他的朋友们。
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当时尤其活跃的是被人称为“三剑客”的朗道、伽莫夫和伊凡宁柯。这三个人后来都在理论物理研究中有所成就：朗道是诺贝尔物理学奖得主；伽莫夫被公认是诺贝尔奖的“遗漏者”之一，他提出了量子隧道效应，是大爆炸理论的创始人；伊凡宁柯（1904—1992年）则任教于莫斯科大学50年，对原子核的质子—中子模型和场论等做出了不凡的贡献。
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三位年轻的“剑客”聪明机智、风华正茂。颇为有趣的是，据说三个人还曾经共同喜欢和追求过同一位漂亮女孩。为了取悦她而合作发表了一篇只有短短三页纸的物理论文[48]。正是这篇文章，考察了物理学中上述几个基本的普适常数和相互转换。博隆斯坦的物理分类方块便是基于此文。
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在图6-4-1（a）中，将光速的倒数（1/c）、普朗克常数h、引力常数G，分别作为三维图中的x、y、z坐标，这样便能得到1个单位立方体。立方体的8个顶点对应于1/c，h，G分别取零和单位值时候对应的不同理论模型。比如说：最简单的情况（0，0，0）是不考虑引力的经典力学；（1/c，0，0）、（0，h，0）、（0，0，G），3个方向上则分别建立了狭义相对论、量子力学、牛顿引力。如果既有1/c，又有G，相当于狭义相对论＋引力，得到广义相对论。如果既有h，又有G，相当于量子力学＋引力，等于非相对论量子引力。如果既有1/c，又有h，相当于量子力学＋狭义相对论，等于相对论量子力学。如果3个常数全都考虑，就是我们尚未达到的目标，最后的统一理论：万有理论。
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在图中，当h＝0，c＝无穷的情况，对应于牛顿力学及牛顿的万有引力。从牛顿理论出发，如果考虑c为有限值的情形，便分别是两个相对论。立方体的左上角两个红点所对应的，则是尚未解决的引力加量子的情况。
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尽管爱因斯坦为其统一梦奋斗了几十年没有获得成功，但这个大统一之梦已经深深扎根在理论物理学家们的心中，一直是理论物理学研究的中心问题之一。伟人已经仙逝多年，他是否后继有人呢？
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图6-4-1（a）和图6-4-1（b）中，列出了各个物理理论及其主要代表人物。从图中可见，统一路上群星灿烂，除了本书前面章节中已经介绍过的物理学家之外，还有不少物理学家在引力量子化及万有理论的研究中做了不少工作，有的人甚至倾注了毕生的心血，但始终未能攻克这个最后的堡垒。
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爱因斯坦与万物之理：统一路上人和事 5．顽固的引力
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大多数物理学家都和爱因斯坦一样，小看了引力的顽固本性。在20世纪50年代或更早期，广义相对论[49]因为与黎曼几何关系密切，研究人员中数学家居多，倒有点像是数学的1个分支。
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之后，约翰·惠勒和他的学生们创造出了许多直观而又极富想象力的名词：诸如黑洞、虫洞、蛀孔、引力奇点、量子泡沫等，如此才激起了物理界对引力理论的兴趣。60年代至70年代，是广义相对论的黄金时代。这个用弯曲的时空来解读引力的新奇理论，不断得到实验和天文观测的证实。因而在当时，既吸引了众多年轻学子奔向理论物理的大门，也激发了公众及媒体对它的关注和好奇。广义相对论名声大噪，科学幻想作品中也充满了穿越时空、经历过去、拥抱未来、宇宙大爆炸等名词和奇思异想。人们虽然不一定能真正明白其中的科学含义，但却为此而欢呼雀跃。
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与此同时，在学术殿堂内，引力理论的研究也开始进入理论物理学的主流。宇宙学的研究与理论物理紧密结合，大爆炸学说开始确立。
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80年代初期，奥斯丁得克萨斯大学物理系的相对论中心，荟萃了研究量子引力的好几位大师级人物，其中有：费曼的老师惠勒；引力量子化的奠基人布莱斯·德威特；霍金的博士指导教授丹尼斯·夏玛。此外还有属于年轻一辈的菲利普·坎德拉斯（Philip Candelas）和理查德·马茨纳（Richard Matzner）等。
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惠勒于1977年从普林斯顿大学来到得州大学任教。大约就是从那时候开始，他的兴趣从物理学逐渐转向哲学。
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有些人将布莱斯·德威特（Bryce DeWitt，1923—2004年）誉为“量子引力之父”。他是早期移民美国的犹太人后代，对量子场论也有所贡献：例如在研究使用路径积分的方法将规范场量子化时提出的“鬼场”的概念，为量子场论提供了一种很重要的数学方法。布莱斯从1948年在哈佛读博士开始，论文课题就是量子引力方面的工作，一直到2004年去世，在50多年中的奋斗目标始终是试图将量子和引力统一起来，但最终未修成正果。
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那时候的得州大学相对论中心，还有英国物理学家丹尼斯·夏玛（Sciama，1926—1999年），他是史提芬·霍金的老师，是天体物理和宇宙学方面的专家。夏玛从1978年到1983年，每年有一半的时间待在奥斯丁。当时，他和他的一个学生艾德里安·梅洛特（Adrian Mellot），对暗物质的研究特别感兴趣。
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引力在4种相互作用中强度最弱，但涉及之物质范围最广，凡具有质量的物体之间便有引力存在，连暗物质和暗能量也不例外，但其秘密为何如此难以破解？也许其原因归根结底是因为它和难以理解的时空概念联系在一起？爱因斯坦的两个相对论驱动我们探索时空的秘密，揭开了时空奥秘面纱的一角。它认为时空不是孤立和绝对的，而是物质存在的形式。大爆炸的宇宙模型更是使得“时间”的固有观念彻底崩溃。因为在大爆炸之前，无所谓“之前”，在坍缩之后，无所谓“之后”。可是时空本身到底以什么形式展现，如何确切地描述却仍然是一个待解之谜，也许这个古老的问题永远也不会有最后的确切答案。
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广义相对论与量子理论似乎水火不容，难以统一。致力于统一这两者的物理学家们，早早地就分成了两派。基本上可以把他们归结为：试图从广义相对论出发来统一量子的一派，如惠勒等的《引力》一书是其代表；试图从量子出发，再加上引力的另一派，有温伯格的《引力和宇宙学》一书做代表。前者扩展了广义相对论“背景独立”的思想，因为根据广义相对论，引力背景本来就是从场方程中解出来的，并没有预先设定的固定时空作为背景，这一派之后发展成为圈量子引力理论。从量子场论出发的引力量子化则很难做到“背景独立”，因为历史地看，量子力学的方程，无论是薛定谔方程或狄拉克方程，都是在一个固定的“时空背景”框架下建立的，其解依赖于这个背景，这一派最后发展成弦论、超弦、M理论。后一派是基于量子场论，由于量子电动力学、量子色动力学以及标准模型等理论的成功，弦论派自然而然地人多势众，雄心勃勃，其理想、目标和影响都要比圈量子引力派高出一筹。目前的大多数物理学家，也将其视为最有希望作为“万有理论”之候选者的物理理论。至于这个终极理论是否真的存在，那就可能是属于哲学范畴的问题了。并且，这个问题的最后答案是什么，也许只有时间才能告诉我们。
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爱因斯坦与万物之理：统一路上人和事 6．轮椅上的奇迹
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1963年，21岁的史蒂芬·霍金（Stephen William Hawking，1942— ）还只是剑桥大学一个学生，却被医生宣判只有两年的生命了，因为他患上了一种罕见而致命的肌肉萎缩症。但霍金不愿屈服于命运的安排，要向医生的论断挑战，他坚强地在轮椅上活了下来。如今，50多年过去了，霍金在轮椅上创造了一个又一个理论物理的奇迹。他不仅活着，还活得很精彩。他克服了全身瘫痪、完全不能发声等一般人难以想象的困难，成为了黑洞研究领域及宇宙学方面的带头人。
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霍金年轻时就对黑洞的经典引力理论感兴趣。1971年，他发表了有关黑洞的3篇重要论文，第一篇是研究大爆炸早期形成的“原生黑洞”；第二篇证明了黑洞的“无毛定理”，意思是说，无论黑洞是如何形成的，它只具有三种属性：质量、角动量、电荷；第三篇指出：黑洞的事件视界表面面积永远不会减少，被称为“黑洞热力学第二定律”。
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黑洞是广义相对论所预言的事件视界包围着的一个时空奇点。如图6-6-1（a）所示，黑洞附近的引力场异常强大，以至于掉进事件视界以内的任何事物都不能逃出来，即使是光线也不能逃离黑洞。事件视界是由史瓦西半径所决定的一个球面，可以看作是黑洞的某种“表面”。因为对黑洞而言，任何物质粒子都是只进不出，因此黑洞的质量便只有增加而不会减少。黑洞的事件视界面积与质量有关，所以视界面积便也是只增不减。惠勒当时在普林斯顿大学的一位研究生雅各布·贝肯斯坦（Jacob Bekenstein，1947—2015年），受到霍金论文的启发，认为“视界面积只增不减”的说法，听起来非常类似于热力学中的“熵”增加原理。于是，贝肯斯坦首次提出了黑洞拥有熵的概念，并认为黑洞的“熵”与其表面积成正比，视界表面积可以作为黑洞的熵的量度，从而建立了黑洞热力学。贝肯斯坦将黑洞物理与热力学作进一步类比，如果任何物体具有“熵”的概念，便能够定义温度，即使是绝对的“黑体”，在一定温度下也应该有“黑体辐射”的现象。
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