一、少年之梦

科学研究的道路无疑是非常艰辛的，但通过文字的魅力，加上少年的想象，科学研究往往变成一个充满传奇的神话。在科学的神话之中，牛顿和爱因斯坦永远是两颗最为璀璨的明星，他们就是神一样的存在。

牛顿，一个长发飘飘的少年，漫步于海滩之上，进行着发现之旅。在他神奇的行囊之中，装满传世的珍宝。一件是用璀璨宝石做成的棱镜，能把白光变成七色彩虹。一件是窥探星空的天文望远镜，能让世人看到天体的秘密。一件是神奇苹果，那是传说中的智慧之果，它曾诱惑夏娃失去乐园，这次它作为智慧的使者再现人间，牛顿在它的引导下发现了主宰地球、天体和宇宙万物的万有引力。一件是自然原理之书，它是大自然之立法，它本属于上帝，却通过牛顿之手传播人间，同时宣布人类科学时代的降临。但伟大的牛顿并不满足于自己的发现，他双目凝视远方的大海，陷入深深的沉思。

爱因斯坦，一个穿越于远古、现代和未来的智者，手执相对论之书，续写着永恒的科学传奇。时空统一，质能一体，物质在宇宙爆炸之时产生，时空在引力所及之处弯曲，一切又在黑洞坍塌之中消失。原子弹爆炸宣告了科学中心时代的开始，宇宙爆炸续写了古老创世传说的新篇。孪生兄弟的光速之旅，引力时空弯曲的星际穿越，成为最具魅力的现代神话。大师的作品并不局限于宏大的历史叙事，光电效应、布朗运动、固体热容、激光辐射这些灿若星辰的科学瑰宝同样收藏于大师的锦囊之中，并开出绚烂的技术之花。

但智慧如爱因斯坦这样的大师，仍带着遗憾离去，统一场论终成大师40年努力而未竟的梦想，大师另一遗憾之事是他不相信量子力学的几率诠释，他坚信上帝不会执骰子，但他又苦于没有找到更好的解释。在大师离去的数十年之中，这两大难题仍高高悬挂在科学的天空，无人能够给出终极答案。大师之梦就是少年之梦，懵懂少年从此踏上科学寻梦之路。

二、职业之门

当梦想成真，最终步入科学研究的职业之门，感受的却是职业迷惘。在当今所谓的大科学时代，科研工作已经脱去它神秘的外衣而变成普通的职业。科研工作者就像生产流水线上的产业工人，已经完全跟个人理想无关，要做的就是按照行业规则完成属于自己的程序化工作。科研产出有一套客观的、数字化的评价机制。这样的科研机制对于实验型、技术性、应用型学科显然是非常有效的，这一机制给这些学科带来了空前的繁荣。但对于理论物理这样的学科，这一机制却遇到巨大的困难，结果是明显的，最近五十年以来，理论物理学虽然维持着表面的热闹和繁荣，但却没有出现能够经得起时间考验的理论发现，物理学辉煌不再。

大师已远去，理想被遗忘，真理被漠视，传奇已消失，田园已荒芜。是守望还是改行，成了许多曾经怀揣梦想的年轻学者必须思考的问题。许多同伴选择了离去，而我还是选择了坚守。守望意味着远离喧闹与浮躁，回归自由与平静，忍耐寂寞与困顿，坚守真理与梦想。

在物理学探索之路上，有牛顿、爱因斯坦这样的高高矗立、光芒四射的灯塔，有闪着微光的指向路标，但更多的是默默无闻的铺路石子，他们一起共同成就了物理学的伟大事业。我们不仅要仰望灯塔，瞩目路标，更应该对默默无闻的铺路石子多一份崇敬，正是他们的坚守才使物理学成为生生不息的事业。对于后来的追随者，或许你抱着万丈雄心，但首先要有甘做铺路石子的恒心。对于一个物理工作者，物理学已不简单是儿时神话与梦想，而是一份辛勤耕耘的职业，一个魂牵梦绕的追求，一种执着坚守的信仰。

三、历史之鉴

从上个世纪七十年代标准模型建立以来，到现在已经近五十年，物理学理论几乎没有取得任何重要进展，这无疑是物理学的至暗时期。更令人难以理解的是，这五十年是人类历史上最好的时代，世界和平，经济繁荣，科学得到高度重视，科研投入巨大，科学工作者可以在全球范围内自由交流合作。物理学不缺人才，全球有数以万计的职业物理学工作者，每年都有源源不断的物理专业大学生、研究生、博士、博士后。物理学不缺经费，每年全球投入经费数百亿美元，仅欧洲核子中心大型强子对撞机一个项目的经费投入就达百亿美元。物理学不缺课题，现在的物理理论并不完美，量子论需要进一步发展，引力场需要量子化，广义相对论需要与量子场论结合。物理学的这一现状需要我们深刻反思。

面对当前物理理论停滞不前的困难，我们需要放眼更为长远的时间尺度，从物理学的历史长河之中来寻找物理学的未来发展方向。从牛顿以来，物理学经历了从哲学到力学、从力学到场论、从三维到四维、从经典到量子四次伟大的革命，这四次革命的成果不仅代表目前物理学的最高成就，也为物理学未来发展指明了方向。

1、从哲学到力学

牛顿力学建立在古希腊自然哲学之上，《自然哲学的数学原理》的出版标志着牛顿力学的诞生。牛顿力学用物质、粒子、运动、力四个概念来描述世界，世界由物质构成，物质可以看成多粒子系统，粒子是运动的，粒子之间存在作用力。粒子的运动可以用时间、空间、位置、速度、加速度、质量、力、能量、动量、角动量等物理量来表示，并通过定义、定律和定理建立了物理量之间的公式关系。牛顿力学还把方程、函数、微积分引入物理学，从而把物理学变成一个严格的数学体系。牛顿力学具有完整的概念体系、逻辑体系数学体系、变量体系、公式体系，牛顿力学是现代物理学的楷模、起点和基础。

2、从力学到场论

麦克斯韦电磁场论是牛顿力学之后物理学的又一个重要进展。电磁场论建立在电荷、电流、电场、磁场概念基础之上，电磁场满足麦克斯韦方程。电磁场论实现了电、磁、光的统一，预言了电磁波的存在，是现代电气化技术、电子技术、电信技术的物理基础。电磁场论把多元函数微积分、张量分析的数学方法引入物理学，场论可以看成力学的升级。电磁场论的成功，激励后来的物理学家努力寻找构成世界的各种场，并建立一个能够统一描述世界的场论。在麦克斯韦电磁场论之后，爱因斯坦在广义相对论基础上建立了引力场理论，狄拉克在相对论量子力学基础上建立了物质场理论，外尔、杨振宁、米尔斯、温伯格、萨拉姆、拉格肖等人在规范对称基础上建立了电-弱-强规范统一场论，Brout-Englert-Higgs在对称破缺概念基础上建立了质量场理论，质量场是基本粒子产生质量根源。所有实验观测表明，物质场、质量场、规范场、引力场四种场，可以统一的、完美的描述可观测世界。经典场论的最大困难是无法描述世界的粒子性、单元性。

3、从三维到四维

爱因斯坦的相对论实现了时间和空间的统一，把三维空间几何推广到四维时空几何，把三维世界推广到四维世界；把三维变量推广到四维变量，时间坐标和空间坐标一起统一为四维时空坐标，能量和动量一起统一为四维动量，三维角动量矢量可以推广为四维角动量张量，电荷密度与电流密度一起统一为四维电流密度，标势和矢势一起统一为四维电磁势，电场强度和磁感应强度一起统一为四维电磁场张量；把三维概念推广到四维概念，三维世界用物体和粒子来描述，四维世界用场和事件来描述。相对论分为狭义相对论和广义相对论。狭义相对论是不包括引力的相对论，狭义相对论的四维时空是平直的闵可夫斯基空间。广义相对论是时间、空间、引力的理论，广义相对论的四维时空是弯曲的黎曼空间，引力场可以用黎曼空间的度规、联络、曲率来表示，引力场满足爱因斯坦方程。广义相对论得到了天文观测的严格验证，从早期的水星进动、光线引力弯曲、雷达回波延迟，到近几年的引力波发现、黑洞图像的观测，都严格证明了广义相对论的正确性。相对论带领我们进入了四维世界，它是现代物理学最可靠的基石，也是未来物理学必须遵守的准则。

4、从经典到量子

量子的概念最早是由普朗克在研究黑体辐射时给出的。量子理论是物理学产生以来最深刻、最复杂、最困难的一场革命，这场革命直至现在还没有最后完成。量子理论包括量子力学、量子场论两个部分。量子场论用场和粒子两个概念来描述世界，粒子是描述世界的基本单元，场可以表示为多粒子量子系统，场与场之间作用表示粒子的散射矩阵。在量子场论中，描述世界的量子变量包括坐标、动量、自旋、规范荷，它们在对易关系下构成代数，量子变量的表示空间构成量子空间，量子变量和量子空间可以给出场和粒子的量子表示。

量子场论与物质场、质量场、规范场理论结合构成标准模型，标准模型得到了高能物理实验的严格验证。量子场论的最大困难是无法实现引力场的量子化。

量子场论在数学上的最大困难是发散困难，这一困难导致量子场论无法实现引力场的量子化描述。量子场论用场和粒子来描述世界，这一概念体系虽然表面上实现了场和粒子概念的统一，但用场和粒子两个概念来描述世界，并不能构成完整的逻辑链条，物理概念需要进一步拓展。所以量子场论并不完美，量子理论需要进一步发展。

5、历史的启示

从牛顿力学建立以来，物理学取得了场论、相对论、量子论三次革命性进展。毋庸置疑，整个物理学的发展一直处在一个正确的通向终极真理的轨道上，每一次革命性进展都意味着离我们梦寐以求的终极真理更近一步，可以预料未来的终极理论一定是一个建立在相对论、量子论基础上的统一场论，这一理论我们可以称之为四维世界的量子理论。相对论、量子论和场论给出了完整的描述世界的量子变量和量子场，量子变量包括坐标、动量、自旋、规范荷，量子场包括物质场、质量场、规范场、引力场，在量子变量和量子场之间建立关系的是表示理论。量子变量、量子场和表示理论同样是未来物理学描述世界的基础。未来物理学还需要拓展物理概念，场和粒子两个概念显然是不够的。未来物理学需要把数学和逻辑发挥到极致，需要给出一个完备的、封闭的、自洽的描述世界的量子表示空间，一切物理量、物理概念、物理模型都能在量子表示空间中给出，并且要砍掉一切不能给出严格数学表示的物理量、物理概念、物理模型。理论物理还必须不断从实验中吸收营养，除了传统的高能物理、天体物理、凝聚态物理三大物理实验领域，近年来逐渐兴起的量子信息实验，正在为认识量子世界提供一扇窗口。

四、单元之谜

寻找构成世界的基本单元一直是物理学的重要问题，从古希腊的原子论，到牛顿力学的粒子（质点），再到现代物理学的分子、原子、原子核、质子、中子、基本粒子等，都可以看成寻找基本单元的尝试。但这一切都是在三维空间中进行，都没有离开粒子的概念，只有大小的区别，没有维度的区别。物理学早已从三维走向四维，从经典走向量子，我们早该抛开粒子概念，去寻找新的构成世界的基本单元。

为了寻找新的单元，最可靠的方法是借助于数学和逻辑。从集合论的角度来看，元素是构成集合的基本单元。从几何学的角度来看，点是构成空间的基本单元。从线性代数的角度来看，基矢量是构造线性空间的基本单元。可见基本单元的选择跟我们研究的对象有关，跟我们选择的几何有关，跟我们选择的数学有关。由此可见，不同的物理理论可以有不同的基本单元。

在牛顿力学中，世界可以用三维空间来描述。在三维空间中，有粒子、弦、膜、物体四个物理概念，它们分别对应点、线、面、体四种几何结构。从数学的角度看，点是三维空间的基本单元，线、面、体都可以表示为点的集合。与之相对应，在牛顿动力学中，粒子是构成世界的基本单元，弦、膜、物体都可以表示为粒子的集合。

在相对论中，世界可以用四维时空来描述。爱因斯坦提出了事件的概念，事件可以用四维时空点来表示。在四维时空中，有事件、粒子、弦、膜、场五个物理概念，它们分别对应时空点、短程线、二维面、三维超面、四维区域五种几何结构。从数学的角度看，时空点是四维时空的基本单元，短程线、二维面、三维超面、四维区域都可以表示为时空点的集合。与之相对应，在相对论中，事件是构成世界的基本单元，粒子、弦、膜、场都可以表示为事件的集合。

在量子理论中，世界可以用量子空间来描述，量子空间是量子变量的表示空间。在量子空间中，为了描述世界，我们可以定义基和场两个概念，基对应于量子空间的基矢量，场对应于量子空间的场矢量。从数学的角度来看，基矢量是量子空间的标架，可以把基矢量看成是量子空间的基本单元，量子空间的所有矢量都可以表示为基矢量的展开。与之相对应，在量子理论中，基可以看成构成世界的基本单元，场可以表示为基的展开。

由此可见，基本单元的选择并不是唯一的，而是跟空间的选择有关。在三维空间中，粒子是基本单元。在四维时空中，事件是基本单元从粒子到事件。在量子空间中，基是基本单元。从粒子到事件，从事件再到基，可以看成基本单元逐步升级的过程。

五、逻辑之链

从前一节的论证可知，在三维空间中，我们有粒子、弦、膜、物体的概念；在四维时空中，我们有事件、粒子、弦、膜、场的概念；在量子空间中，我们有基和场的概念。三维空间、四维时空、量子空间是我们描述世界的基础，基、事件、粒子、弦、膜、物体、场构成我们描述世界的全部概念。

在四维世界的量子理论中，我们可以用量子基、量子场、量子事件、量子粒子四个概念来描述世界。量子基是描述世界的基本单元，量子场可以表示为量子基的展开，量子事件可以表示为量子基之间的作用矩阵，量子粒子可以表示为两个量子事件之间的连线。量子基、量子场、量子事件、量子粒子共同构成描述世界的完美逻辑链条。弦、膜、物体可以作为物理学的辅助概念。

在量子力学的框架下，世界可以用物质和作用力来表示；物质由轻子和夸克两种基本粒子构成。通常认为作用力有四种：电磁力、弱作用力、强作用力、引力，Higgins粒子可以让基本粒子获得质量可以称为第五种力；电磁力和弱作用力一起可以统一为电-弱力，电-弱作用力和强作用力可以统一为规范作用力。与之相对应，在四维世界的量子理论中，我们可以把量子场区分为物质场和作用场；物质场又可以分为轻子场和夸克场；轻子场有12个规范分量，对应12种轻子；夸克场有36个规范分量，对应36种夸克；作用场可以分为质量场、规范场、引力场，规范场又可以分为电-弱统一场和强作用场，电弱统一场有4个规范分量，分别对应光子和 粒子，强作用场有8个分量，对应8种胶子。

每一种量子场都对应一种量子基和一种量子粒子，量子基与量子粒子具有相同的分类。量子事件是量子基的作用矩阵，它同时可以表示场与场之间的作用。物质场与作用场之间量子事件为三基量子基事件，在费曼图中表示为三线顶点；作用场与作用场之间量子事件为四基量子事件，在费曼图中表示为四线顶点。

基和场作为描述世界的两个基本概念，下面我们对“基”和“场”两个汉字的含义进行探讨是非常有趣的。“基”对应的英文是“base”，“场”对应的英文是“field”。作为汉字，“基”和“场”都是“土”部，“土”代表大地、代表空间、代表世界。“基”的另一部分是“其”，“其”的原始含义是“箕”，一种装土工具，一种容器，“基”可以解释为一簸箕的“土”，所以“基”可以联想为世界的单元。“场”的另一部分是“易”，“易”是变的意思，“场”可以解释为“土”的变化，所以“场”可以联想为世界的变化。由此可见，基和场两个概念的汉字的命名是非常恰当的。千年传承的古老的汉字，竟然包含了现代物理概念的神奇密码，我们再一次感受到中国文字的博大精深。

六、信息之源

物理学的研究对象一部分来自于自然的观测实验，另一部分来自于人类的技术发明。物理与技术之间一直是一种相互推动、相互支撑的关系。物理学为技术提供了原理和规则，技术为物理学提供了实验工具和研究课题。最典型的例子是蒸汽机的发明推动了热力学的发展，同时把能量的概念推到了物理学的中心，热力学的发展又进一步推动了发动机技术的成熟。另一个例子是物理学与信息技术的关系，物理学的发展导致了电子信息技术产生，近年来量子通信、量子计算、量子存储技术的发展又为物理学提供了新的课题和新的方法，物理学的研究对象正在从物质、能量拓展到信息。量子信息的实验和理论虽然还处于萌芽状态，但人们已经对它充满期待，期待它能够带来信息技术的巨大进步，期望它能够破解量子理论的困难迷局，期待它能够实现认识世界的重大突破。

信息技术与物理学结合遇到的第一个问题是首先要给出信息量的物理定义，这一问题直到现在并没有很好的解决。

信息论的创立者香农最早是模仿统计物理学中熵的定义，给出了信息熵的定义，这自然提醒人们可以把信息量定义为物理学中的熵。但这一定义只有类比的意义，并没有带来任何实质性结果。这是因为物理学中的熵适合描述的是宏观、静止、热平衡系统，在这样的系统中，熵达到最大值，无序度达到最大，有用信息却归于零。

信息的另一个直观定义是信息量等于事件数。对于多次重复发生的事件，事件的结果个数确定，每种结果的几率相等，在这两个条件下，信息量等于事件数。例如一个二进制序列的信息量正好等于序列的长度，信息的单位是比特。这一信息定义跟实际应用中的通信技术和计算机技术是完全一致的。

在四维世界的量子理论中，我们定义了量子事件的概念。量子事件是四维世界的最小单元，我们有理由相信，它也应该携带一个最小的信息单元，这一信息单元我们称之为量子比特。如何把信息量和量子比特与我们熟悉的物理量联系起来成为一个非常重要的问题。

一个初夏的晚上，窗外雨声沙沙，室内空气宜人，在似梦似醒之中，一个神奇的闪念浮现于脑海，四个看似互不相关的概念在这里神奇相遇：信息量、量子比特、作用量和普朗克常数。信息量，长期以来人类一直在追寻它的物理表达形式，但一直没有得到理想的结果。量子比特，理想中的最小信息单元。作用量一直处于整个物理学的中心位置，在经典物理中作用量可以给出物理系统的运动方程，在量子物理中作用量可以给出物理系统的量子化描述，但令人吃惊的是，作用量竟然一直没有给出直观的物理解释。普朗克常数是量子论的中心，它有着跟作用量一样的量纲，可以作为作用量的自然单位。如果我们把信息量定义为作用量，同时把量子比特定义为普朗克常数，显然是非常合理的。作用量包含着物理系统的全部信息，普朗克常数承载着量子世界神奇密码，把作用量和普朗克常数跟信息量和量子比特联系起来，必然给出一条连通量子世界和信息世界的幽深之路。

更为神奇的是作用量是一个少有的存在于四维时空的物理量，它可以表示为拉格朗日密度的四维时空积分，只能存在于四维时空区域之中。作用量完全不同于我们所熟悉的质量、电荷、能量、动量、角动量这些存在于三维空间的物理量。作用量描述的是四维世界的信息，它可以引导我们进入神奇的四维世界。

在四维时空中，事件是四维世界最小单元，作用量是描述事件的基本变量。在四维世界的量子理论中，作用量是量子化的，作用量的最小单元是普朗克常数。每一个量子事件只能承载一个普朗克常数的作用量，四维量子系统的作用量正好等于其中的量子事件的个数。由于信息量就是作用量，量子比特就是普朗克常数，所以量子事件具有一个量子比特的信息，量子事件的个数等于系统的信息量。这样我们终于把信息量与量子事件数建立了关系。

给出了信息量、量子比特、量子事件的定义，就等于建立了相对论、量子论、信息论三者之间的关系。由此可见，四维世界的量子理论实现了相对论、量子论、信息论三者的统一。

七、数理之道

数学是物理学的语言，每一个物理理论的产生，总是伴随着一种数学方法的出现。牛顿力学的产生促进了微积分的发明。麦克斯韦电磁场论建立在多元函数微积分基础之上，并进一步促进了张量分析的发展。爱因斯坦广义相对论建立在黎曼几何基础之上，并进一步促进了微分几何的发展。量子论建立在线性代数和矩阵理论基础之上，并进一步促进了群和代数及其表示理论的发展。

数学对物理学不仅仅是一种语言、一种方法、一种工具，也是一种向导、一种理想、一种信仰，物理学只有具备了完美的数学形式才称得上理论。在物理学的历史上，有牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦、狄拉克这样的对数学形式完美的理想追求者，但更多的物理学家倾向于把数学当成工具，他们认为数学只要能够计算出实验所需要的数据就已经完成了它的使命，这两种看法之间的争论从来没有停止过。最著名的一次争论发生在爱因斯坦和玻尔之间，争论的主题是量子力学，争论进行多年而没有结果，最终因二位大师的离去而成为历史的悬案，这一争论的主题直到现在还在延续。物理世界是确定的还是几率的？是精确的还是近似的？是解析的还是数据的？是统一的还是分裂的？是唯一的还是多样的？是还原的还是层展的？是终极的还是不断发展的？这些问题也许没有最终答案，但在每一个物理工作者心目中都有一份自己的坚守、自己的理想、自己的信仰。

现在，我们有了场论、相对论、量子论、信息论，有了基本单元，有了基、事件、粒子、场构成的概念体系，有了信息和量子比特的定义，剩下的就是要建立一个严格的数学体系，把这一切串联起来，并在此基础上建立起完整的物理学理论。这一数学体系就是随着量子论发展起来的群、代数及其表示理论，把这一理论发展到极致，可以得到一个自洽的、封闭的、完备的描述量子物理世界的数学体系，我们可以称之为量子代数理论。量子代数理论可以看成微积分、张量分析、微分几何、线性代数及矩阵理论的自然发展。

在量子代数理论中，坐标、动量、自旋、规范荷构成基本量子变量，量子变量在对易关系下构成量子代数，量子代数指数化可以得到量子群，量子代数的表示可以给出完备的描述世界的量子空间，所有的物理量、物理方程、物理概念和物理模型都可以在量子空间中给出恰当描述。量子空间的构建是四维世界的量子理论必须越过的一座高山。在量子空间中，我们可以给出量子场、量子基、量子事件、量子粒子的数学表示，可以构造出所有的场变量和场方程，可以给出量子信息、量子比特、量子系统的恰当描述。

八、统一之巅

在场论、相对论、量子论、信息论基础上，引入信息和量子比特的物理定义，同时在场和粒子两个概念基础上再引入基和事件两个概念，并用基替代粒子作为描述世界的基本单元，可以建立一个完美的、统一的物理学理论，这一理论我们命名为四维世界的量子理论。

在四维世界的量子理论中，世界可以用坐标、动量、自旋、规范荷四个量子变量来描述，量子变量的表示空间构成描述世界的量子空间。在量子空间中，可以给出量子基、量子场、量子事件、量子粒子的数学表示。量子基是描述世界的基本单元，量子基可以用量子空间的基矢量来表示。量子场可以用量子空间的场矢量来表示，量子场可以表示为量子基的展开，展开系数就是场函数。量子事件可以表示为量子基的作用矩阵。量子粒子可以表示为量子事件的集合，量子事件的连线构成量子粒子。

量子场包括物质场、质量场、规范场、引力场四种，它们可以统一用量子空间来表示。物质场满足狄拉克方程，质量场满足克莱因-高登方程，规范场满足杨-米尔斯方程，引力场满足爱因斯坦方程。求解场方程可以得到场函数，利用场函数可以给出世界的所有可观测量。

信息量可以定义为作用量，量子比特可以定义为普朗克常数，量子事件是量子比特的承载者，量子场系统可以看成四维量子信息系统，量子作用、量子演化、量子操作、量子测量可以看成量子通信、量子计算的过程。

四维世界的量子理论实现了场论、相对论、量子论三者的完美统一，可以给出物质场、质量场、规范场、引力场的统一量子描述。这一理论还给出了信息量和量子比特的定义，把物理学的研究对象从物质和能量进一步拓展到信息，从而为充满前景的量子信息技术提供了坚实的物理基础。物理学在经历牛顿力学、麦克斯韦场论、爱因斯坦相对论、普朗克量子论和标准模型之后，再一次走向伟大的复兴和统一。

九、未来之路

物理学的历史可以概括为从哲学到力学、从力学到场论、从三维到四维、从经典到量子的过程。四维世界的量子理论的建立，可以看成是从物质到信息的过程，物理学的研究对象正在从物质和能量拓展到信息。物理学每一个新的理论的产生，往往意味着一旧问题的终结，同时也意味着一个新问题的开始。从伽利略开始的以物质作为研究对象近代物理学，到现在已经四百多年，历经从天体到人间、从质点到场、从宏观到微观、从低速到高速、从宇宙到基本粒子，物理学关于物质的认识终于完成。人们早已知道，只要完成了广义相对论和标准模型的统一，关于物质的终极认识就可以完成。四维世界的量子理论实现了广义相对论与标准模型的自然统一。但信息物理学对我们只是刚刚开始，信息物理学的未来之路任重而道远！

科学属于全人类共同事业，每一个科学新发现都可以看成人类科学事业洪流中的浪花。科学的威力在于普及和应用，科学理论只有经过广泛的普及变成每一个人的知识，并通过技术发明应用到生产、生活之中，科学才会融入到人类文明之中。物理学的发展推动了材料革命、能源革命、信息革命的产生，推动了现代技术文明和科学文明的产生，信息物理学将会进一步推动量子通信、量子计算、人工智能、人造生命的发展，并把人类文明推进到更加高等的形式。