于现代物理学发展的漫漫历程里，“求普适规律”一直是科学家们坚定的追寻，始终是科学家们执着的求索，始终是科学家们不懈的探求。
先是牛顿发现了万有引力定律，把地面物体运动跟天体运动统一了起来，接着爱因斯坦以相对论重新构建引力本质，而后一代代物理学家不懈尝试将四大基本作用力归入同一理论框架，这样一来，人类对于宇宙规律的认知，一直是在“统一”与“突破”当中呈螺旋状上升的。
这不单单是一场针对自然真相所展开的探索，更是一场历经百年跨度而艰难进行的智力博弈，每一回理论革新，皆伴随有对固有认知的颠覆性改变，每一次尝试统一，都促使人类朝着宇宙本源迈进得更远一些。
在爱因斯坦出现之前，牛顿所提出的万有引力定律，已然统治物理学界差不多长达两百年之久。它摇身一变，成为了描述引力现象时拥有绝对权威地位的存在。牛顿借助观察苹果落地以及月球绕地运动两者之间所具备的共性，进而提出了“引力乃是物体之间普遍存在的一种相互作用”这样一个具有划时代意义的观点。不仅如此，他还成功推导出了精准无比的数学公式，即：F=GMm/R²。
其中，G是万有引力常数，其数值大约是6.67×10⁻¹¹N·m²/kg² ，M以及m分别代表两个物体的质量，R为两物体质心的距离。这一公式成功地对种种天体运动规律作出了解释，比如说行星公转、潮汐现象等，甚至具备极强的普适性，因为它精准地预测了海王星的存在。
然而，跟着观测精度的提高，牛顿万有引力定律的局限性渐渐显现出来。其一，它算出的结果和水星近日点进动的观测数据有着细微偏差（每百年偏差43角秒），这种误差没办法用经典力学去解释；其二，牛顿觉得引力有种“超距作用”，也就是两个物体不管相距多远，引力都能够瞬间传递，不需要任何媒介。按照爱因斯坦的看法，这种观点存在着极大的矛盾性，要是引力能够瞬间进行传递，那就表明它的速度超越了光速，这跟后来麦克斯韦方程组所预示的“光速便是宇宙之中的极限速度”相互矛盾，并且也没办法对“引力究竟是怎样形成进而在长距离上发挥作用”这个核心问题作出解释，一场关于引力认知的革命，就在这样的情况下开始酝酿了。
在1905年的时候，物理学界把这一年称作是爱因斯坦的“奇迹年”，那个时候爱因斯坦还是瑞士专利局的一名小公务员，他在学术圈里面还没有崭露头角，然而就在这一年，他连续发表了四篇具有诺奖级别水准的论文，这些论文所涉及的领域包括光电效应、布朗运动、狭义相对论等重大方面，他的这些论文彻底改写了物理学的发展轨迹，其中，在《论动体的电动力学》这篇论文里提出的狭义相对论，为接下来广义相对论的诞生奠定了坚实的基础。
存在两大核心假设居于狭义相对论的基础之上，其一为相对性原理，此原理表明全部物理定律于所有惯性系内具备相同的数学形式，并且不存在绝对静止的参照系；其二是光速不变原理，该原理指出光于真空中的传播速度始终恒定为3×10⁸m/s，此速度与光源以及观测者的运动状态并无关联。爱因斯坦凭借严谨的数学推导，得出了“时间膨胀”这一颠覆性结论，得出了“长度收缩”这一颠覆性结论，还得出了“质能方程E=mc²”这一颠覆性结论，打破了牛顿时代的绝对时空观，证明时间不是相互独立存在的，空间也不是相互独立存在的，而是时间与空间紧密结合成一个统一的四维时空，也就是闵可夫斯基四维时空。
简单来说，于狭义相对论的范畴之内那个被称作“同时性”的概念是相对的，就是说同样一件事情，在那些处于不同运动状态的观测者的眼中，其出现的时间还有持续的时长或许会全然不一样。然而狭义相对论有着一个致使的局限性，即仅仅适用于惯性系，没有办法去解释非惯性系里的物理现象。而在现实的宇宙当中，绝对的惯性系几乎是不存在的，像天体运动、地球自转等之类的情况都是伴随着加速度的，这使得爱因斯坦意识到，一定要把该理论拓展到非惯性系，才能够真正地揭示宇宙的普遍的规律。
想要领会狭义相对论的局限之处，从一开始要弄清楚惯性系跟非惯性系的关键区别。我们能够借助一个经典的场景直观地去感受：在一个封闭起来的车厢内部，放置着一个物体m，物体跟车厢的接触面是光滑的（排除摩擦力）。若车厢维持静止或者匀速直线运动状态，物体m会一直维持静止状态，这时车厢内的参考系便是惯性系，牛顿运动定律完全成立，若车厢以加速度a进行变速变动，物体m会在没有外力作用的状况下，相对车厢以加速度a反向运动，此时的参考系就是非惯性系，牛顿运动定律不再适用，需引入“惯性力”才能够勉强解释。
那么总结来讲，惯性系是这样一种的理想场景，即自由物体相对参考系会保持静止或者处于匀速直线运动的状态，并且牛顿定律在这个场景中是成立的。非惯性系呢，是指那种存在加速度的参考系，在这样的参考系里自由物体将会做变速运动，此时牛顿定律就失效了。因为在现实当中，天体运动、交通工具运动等诸多情况都是伴随着加速度的，所以使得狭义相对论的应用范围受到了极大的限制。正是基于此原因，爱因斯坦耗费了整整10年的时间全心投入地去研究，最终在1915年发表了广义相对论，该理论将引力和时空弯曲紧密地结合在一起，从而彻底地重构了引力的本质。
广义相对论内里的核心突破之处，在于把引力从那种“物体间相互存在的作用力”，重新给定义成了“时空弯曲所产生的几何效应”。
爱因斯坦提出，物质存在会致使周围时空产生弯曲，物质分布密度决定时空曲率，时空曲率又反过来对物质运动轨迹加以制约，这如同在一张绷紧的橡皮膜上放置一个重物，重物会压弯橡皮膜，此时要是在橡皮膜上滚动小球，小球会沿着弯曲轨迹运动，看似受到“引力”作用，实际上是弯曲的橡皮膜（类比时空）改变了其运动路径。
区别于欧几里得几何这种对于平面空间适用比如“三角形内角和为180°”情况（其构成欧几里得几何范畴）的非欧几何，是由数学家黎曼提出的黎曼几何，它的存在形成了广义相对论的数学支撑。该黎曼几何专门用于描述弯曲空间的几何性质，从而为广义相对论提供了精准的数学语言。恰恰是依靠着黎曼几何，爱因斯坦才能够推导出引力场方程，进而把物质、时空、引力在同一理论框架里实现了完美融合。
这一系列实验很快就验证了广义相对论的正确性：在1919年日全食观测时牛顿是物理学家吗，科学家发觉光线在经过太阳附近之际会出现偏折，其偏折角度跟广义相对论算出的结果全然契合，这证实了太阳引力对时空的弯曲效应；困扰天文学界多年的水星近日点进动问题，也被广义相对论完美地解释了——水星轨道的额外进动，正是因太阳引力致使的时空弯曲所造成；近些年来引力波探测获成功，更是进一步印证了广义相对论的预言，使得这一理论成为描述引力的绝对权威。
在人类日常生活里，除引力外，电磁力是最常被接触到的基本作用力，家用电器运转是电磁力作用，磁铁吸附铁屑是电磁力作用，电磁波传播是电磁力作用，雷电现象也是电磁力作用。电磁力的统一历程和引力认知历程相仿，经历了从分散观测到理论整合的漫长过程，麦克斯韦方程组诞生了，这标志着电磁学进入了统一时代。
1785年，有一位法国的物理学家，名叫库仑，他借助扭秤实验，发现了那种处于真空中的、两个静止的点电荷之间的相互作用规律，进而提出了库仑定律，其内容为：F等于K乘以（Qq除以r²）。
这里面，K是静电力常量，大概是9×10⁹N·m²/C²，Q以及q分别是两个点电荷的电量 ，r是两电荷之间的距离。库仑定律清楚了“同性电荷相斥、异性电荷相吸”的规则，而且作用力方向顺着两电荷连线 ，跟万有引力定律的数学形式极为相似 ，给后续电磁学研究打下了基础。
起初的时候，电学跟磁学被视作是相互独立的现象，一直到1820年奥斯特发现了“通电导线能够让周围小磁针产生旋转”这种情况，才首次揭示了电跟磁之间的关联，那就是电流能够产生磁场。
这一发现，激发了科学家们的探索热情，英国物理学家法拉第，凭借敏锐的科学直觉，还有出色的实验能力，开始专注于“磁能否产生电”的研究。1831年，法拉第在实验之中，偶然发现：当磁铁穿过通电线圈的时候，线圈里面会产生感应电流，进而点亮灯泡。这一现象，被称为电磁感应，证实了磁与电的相互转化关系，为发电机、电动机的发明，提供了理论基础。
法拉第所取得的实验成果，给电磁学的统一，提供了关键的线索，然而却欠缺系统的数学表达。
19世纪中叶的时候，麦克斯韦在对库仑、奥斯特、法拉第等前人研究成果予以总结的基础之上，结合自身的理论推导，构建起了一套完整的电磁学理论体系，并且最初是以20余个方程的形式展现出来的。这一理论不但统一了电与磁，还预报了电磁波的存在，并且指明光也是一种电磁波，完全打破了电学、磁学、光学的学科界限。
遗憾的是，麦克斯韦的理论在当时并未受到足够重视。
其一，其方程体系繁杂过度钓鱼网，和经典力学的架构产生冲突，超出那时物理学家的认知界限；其二，受数学发展程度的限制，麦克斯韦没能把方程组简化些，难以进行推广普遍运用。为了让这一理论得以完善并推广，麦克斯韦因过度劳累患病，在1879年离世，没能亲眼看到自己的理论被世人认同。
1884年，英国的物理学家奥利弗·赫维赛德，和约西亚·吉布斯，借助矢量分析这个数学工具，对麦克斯韦方程组做了重构以及简化，最终形成了我们如今于课本上能看到的四个方程。这四个方程，分别对电场的性质予以描绘，对磁场的性质加以阐述，对电生磁的规律进行说明，对磁生电的规律作出叙述，借由场的概念，也就是引入电场强度E、电位移矢量D、磁感应强度B、磁场强度H，构建起电磁场量与场源，即电荷q、电流I之间的定量关系，其形式优美，逻辑严谨，被称作“人类历史上最完美的物理方程组”。
和诸多超前的科学理论不一样，麦克斯韦方程组自从诞生以后，对人类社会造成了深远的实际影响。无线电通信的发展离不开它，雷达的发展离不开它，电视的发展离不开它，卫星导航的发展离不开它，电子设备等现代科技的发展也离不开它，它不但是电磁学的理论基石，更是促使人类进入信息时代的核心动力。
麦克斯韦把电与磁统一起来的这一伟大举动，给予了爱因斯坦相当大的启发，1915年广义相对论发表之后，爱因斯坦就把眼光投向了更为高远的目标就是统一引力以及电磁力，去构建一种能够描述所有相互作用的“统一场论”，以此来达成物理学的终极统一，而这一想法的开端，源自于数学家希尔伯特的一封信。
1915年11月，希尔伯特留意到黎曼几何于广义相对论里的成功运用后，给爱因斯坦写信表明，在数学方面具有普适性的麦克斯韦方程组，能够被视作引力场方程的拓展，引力跟电磁力实际上是同一种力的不同呈现形式，这一观点和爱因斯坦的想法恰好契合。他在回信中写道，你的来信给予了我极大的期望，我一直都想着在引力与电磁力之间构建一座桥梁。
1922年起，爱因斯坦把大部分精力投放至统一场论的研究里头 ，他顺着广义相对论的思路 ，尝试借几何化手段把电磁力跟引力统一起来 ，也就是把黎曼几何的四维时空和电磁场相融合 ，进而提出了五维时空的理论设想 ，觉得电磁力乃是第五维空间于四维时空上的投影。
然而，每一回理论推导看上去好像成功了，却都会出现跟实验现象相互矛盾的情况，或者是存在没办法解释清楚的逻辑漏洞。
更让人感到遗憾的是，当爱因斯坦专注于几何化统一的时候，物理学界迎来了量子力学的猛然大规模发展，原子核内的两大种新作用力被先后发现，一种是强相互作用力，它起着维系原子核稳定，把质子、中子结合在一起的作用，另一种是弱相互作用力，它主导着原子核衰变、核聚变等过程。这就表明，人类所知道的基本作用力从两种增加到了四种，统一的困难程度大幅提高了。爱因斯坦始终秉持着对量子力学里的“不确定性原理”持有怀疑的态度，不愿意把量子化的相关思想融合进自己所创立的理论当中，这样一来最终造成其与量子力学的整体发展趋势逐渐变得越来越疏离。一直到走向1955年的人生终点，爱因斯坦也始终没能在线性与湍流之间的统一场论这一方面获取到具有突破性的进展成果，这种情况成为了他这一辈子最大的有关科学领域的遗憾之处。
物理学家们在爱因斯坦去世以后，改变了统一的思路，把目光转向了量子场论，这是种融合了量子力学跟狭义相对论的理论框架。在二十世纪五十年代的时候，美国物理学家格拉肖受到杨振宁与李政道“宇称不守恒”理论的启发，提出了一个猜想，就是“电磁力跟弱相互作用力是同一种力的不同的表现形式”，这就是电弱统一理论。
量子场论持有这样的观点，即基本作用力的传递是借助“媒介粒子”达成的，其中电磁力是由光子来传递的，弱相互作用力是由W⁻、W⁺、Z⁰玻色子来传递的，强相互作用力是由胶子来传递的。在1983年的时候，欧洲核子研究中心凭借超级质子同步加速器，首次探测到了W⁻、W⁺、Z⁰玻色子的存在，进而证实了电弱统一理论的正确性。此后牛顿是物理学家吗，物理学家们又进一步把强相互作用力归入了量子场论的框架之中，进而构建起了“标准模型”，此理论成功地统一了电磁力、强相互作用力以及弱相互作用力这三种基本作用力，精确地描述出了微观粒子的相互作用规律，最终成为了现代粒子物理学的核心理论。
眼下，已被无数实验验证的标准模型，却并非物理学的终极答案了，因为引力始终没办法被包含进这一理论框架之中。标准模型是基于量子场论的，它觉得作用力都是通过媒介粒子去传递的，鉴于此物理学家们提出来“引力子”的猜想，觉得引力是由引力子进行传递的。然而一直到现在，科学家们在实验里都还没有探测到引力子的存在呢，广义相对论跟量子力学之间的矛盾，依旧是物理学界最大的难题呀。
从牛顿的万有引力开始，到爱因斯坦的相对论，从麦克斯韦的电磁统一，再到标准模型的建立，人类对于普适规律的追求，从来都没有停止过。这场跨越了百年时间的探索，不但展现出了物理学的严谨以及美丽，更加彰显出了人类突破认知边界的勇气。也许，在未来的某一天，科学家们能够找到连接广义相对论与量子力学的钥匙，进而发现可以统一四种基本作用力的“万物理论”；当然了，或许，我们对于宇宙规律的认知，还将会经历更为彻底的颠覆。可是不管怎样，这种针对终极真相的执着，终究会促使人类于科学的道路之上持续向前迈进。