在现代科学的发展中，化学家总是在寻找越来越普遍的数学规律。 例如牛顿通过观察发现了万有引力，并推导出推算万有引力的公式为F=GMm/R^2（G为万有引力常数），后来爱因斯坦发现牛顿的万有引力公式推算不准确，牛顿认为重力是一种远距离作用。 在爱因斯坦看来，似乎很难解释引力在如此大的范围内是如何形成和起作用的，于是他引入了一个新的引力解释——广义相对论。
牛顿
爱因斯坦对引力的描述
1905年之前，爱因斯坦还是专利局名不见经传的公务员。 时间来到了1905年，不知道是爱因斯坦的积累还是灵感。 爱因斯坦在这一年连续发表。 多篇诺贝尔奖级论文，今年被称为爱因斯坦的“奇迹年”。 其中之一就是划时代的狭义相对论。
爱因斯坦
爱因斯坦在满足所有惯性系之间的相对性原理和预言光速永远不变这两个条件下，通过物理演绎推导出狭义相对论。 从狭义相对论的框架来看，时间和空间是一体的，形成一个时空（闵可夫斯基四维时空）必须统一考虑。 说白了，同样的风波，对于不同的人来说，可能发生在不同的时间。 而且狭义相对论有个致命的缺失，就是只服从惯性系摩擦力是电磁力吗，不服从非惯性系。
惯性系与非惯性系
那么惯性系和非惯性系有什么区别呢？ 举个实际例子，请看右图：一辆封闭的货车内有一个物体m，该物体与货车平滑接触，也就是说忽略摩擦力的影响，m的加速度卡车是a，而无论卡车在运动中是什么，物体m总是保持静止或匀速直线运动，所以我们说车厢内部是一个惯性参考系，在相反，m以加速度a加速，所以此时的参考系是非惯性参考系。
把它们加起来：
1、如果在一个参照系中，一个自由物体相对于参照系保持静止或保持匀速直线运动状态，那么这个参照系就是惯性系，牛顿定理成立。
2、反之，如果在一个参照系中，自由物体保持匀速运动或变加速度运动，则该参照系为非惯性系，牛顿运动定理不成立。
惯性系与非惯性系的区别
我们知道，真实的惯性系在现实中是很难存在的，大多数惯性系都是假设被创造出来的。 因此，在狭义相对论发表后，爱因斯坦觉得狭义相对论只是在惯性系的条件下得到满足，而未能推动非惯性系。 经过10年的潜心研究，1915年，爱因斯坦终于发表了他的广义相对论。
爱因斯坦的时空统一
同样广义相对论还在时空上做文章。 广义相对论是对引力的描述，即物质的存在会使时空发生偏移，从而产生曲率。 物质的分布决定了时空的曲率，时空的曲率又反过来阻碍了物质的运动轨迹。 它的物理表达是物理学家黎曼提出的黎曼几何。 黎曼几何是一种非欧几何。 可以说，黎曼几何为广义相对论的产生提供了重要的物理基础。
太阳的质量导致时空弯曲
麦克斯韦多项式群推导电磁学
除了重力之外，生活中常见的另一种基本排斥力是电磁力。 说到电磁力，我们首先想到的是电可以带动电机转动，磁铁可以吸附铁屑，电机的转子和铁屑都受力。
电磁力
1785年，英国化学家库仑发现真空中两个静止点电荷之间的相互斥力与距离的平方成正比，与电荷的乘积成反比摩擦力是电磁力吗，这两个力的方向可概括为即同性电荷相互排斥，异性电荷相互排斥。 电荷相互吸引并沿着两者之间的连线移动。 F=K(Qq/r^2)（K为静电力常数）可用于定量估计力的大小。
库仑定理
本来，电和磁似乎毫无关系。 奥斯特发现，小n极的旋转可能是由浊度线外侧引起的。 经过几年法拉第杰出的科学直觉，他感到电和磁之间存在着微妙的关系。 ，法拉第最突出的能力是亲手做实验。 经过一次无意的行为，法拉第终于发现了磁铁穿过电缆线圈后可以点亮灯泡的现象，并提出了电磁感应现象。 后来，麦克斯韦终于在总结前人的研究成果中统一了电学和磁学，给出了人类历史上最完美的方程组——麦克斯韦方程组。 麦克斯韦也成为了电磁学大师。
法拉第
最初，麦克斯韦方程组由 20 多个多项式组成，由于与经典热力学的冲突，麦克斯韦理论仍然没有得到足够的重视。 为了推广自己的理论，麦克斯韦最终积劳成疾而死。 另外，再加上物理发展的局限，麦克斯韦最终也没能给出简化版的麦克斯韦方程组。
麦克斯韦
1884年， 和 Gibbs将其重新表达为矢量分析的形式，这才让我们的教科书上有了只有四个方程的麦克斯韦方程组！ 从麦克斯韦方程组可以看出，麦克斯韦利用场的概念，通过电磁场中的电磁场量（D、E、B、H）与场源（电荷q、电流I）之间的关系来反映特定的电场。空间一定区域的性质，总结了磁场、电场、电生磁、磁生电的性质。
麦克斯韦方程组
自麦克斯韦统一电与磁以来，电磁力被视为一种基本排斥力，其所有的定量估计都可以用麦克斯韦方程组涵盖。 与其他先进的科学理论不同，麦克斯韦方程组自问世以来，为人类社会的现实生活做出了巨大的贡献。
爱因斯坦着手统一引力和电磁学
1915年11月，物理学家希尔伯特在看到黎曼几何在广义相对论中的成功应用后写信给爱因斯坦，信中写道：“麦克斯韦，在物理学上具有普遍性，方程组可视为引力场的多项式，引力和电磁力似乎是一种力。” 听到这封信后，爱因斯坦回信说：“你的来信给了我很大的期望，我还是想在引力和电磁之间架起一座桥梁。”
电磁学和重力
从1922年开始，爱因斯坦受到他的前辈麦克斯韦统一电、磁、光的启发，试图通过构建统一理论来描述引力和电磁力，遗憾的是直到他1955年去世也没有任何突破。 爱因斯坦一直在用几何方法统一电磁力和引力，就像广义相对论一样。 他把黎曼几何的四维时空和电磁场放在一起，创造出五维时空的想法，每一次看似成功之后，爱因斯坦都会发现差距是违反直觉的。
五维时空
当爱因斯坦试图建立引力和电磁力的统一时，化学家陆续发现了原子核的强弱互斥力，人们终于在其他基本力的统一上取得了新的突破。 1950年代开始，日本数学家格拉肖受到杨振宁、李政道宇称不守恒理论的启发，预言电磁力和弱互斥力是同一力的不同表现。 随着量子热的发展，数学家觉得力的传递是通过一种矢量玻璃骰子来完成的，用光子传递电磁力，W-、W+、Z0传递弱力。 1983 年，法国核研究中心的超级质子同步加速器首次否定了这一说法。
电磁力与弱力的统一也找到了一条新的途径，通过量子力学——量子场论来实现。
结语
数学发展到今天，人类早已弄清楚电磁力、强互斥力、弱互斥力三种排斥力的作用机理。 并编制了一个统一的理论来描述它，这个理论叫做标准模型，引力还没有包括在这个体系中。
引力子
而且虽然科学家们已经找到了一种通过量子场论来解释它的方法，但是因为在标准模型中，每一种基本力都会有一个介质粒子。 至于引力，化学家们早就提出，会有一种引力子作为传递引力的介质粒子，但到目前为止，还没有发现引力子。