爱因斯坦在索维尔会议上的失败使其产生羞辱，也就是从那个时候开始。
爱因斯坦就着手研究“大统一理论”，试图把量子力学与相对论统一起来。
大统一理论试图将万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力统一到一个框架内，但是直到爱因斯坦1955年逝世，他也没有找到答案。他辛苦几十年几乎耗尽其后半生的梦想，虽未成功但大统一理论却激励了后人。
爱因斯坦在创建相对论时就意识到，自然科学中“统一”的概念或许是一个最基本的法则。以至于一些人认为这是爱因斯坦的一大失误。但是在爱因斯坦的哲学中，“统一”的概念深深扎根于他的思想中，他越来越确信“自然界应当满足简单性原则”。虽然“大统一理论”没有成功，可是建立统一理论的思想却始终吸引着成千上万的物理学家们。比如海森堡、泡里、惠勒、偏重于弦理论的格林、霍金等很多科学家都在致力于统一理论的研究。
现代物理认为自然界与粒子物理学中存在着四大基本作用力：引力相互作用、强力、弱力和电磁力合称四种基本相互作用，其中引力是其中最弱的一种。
世界的几种基本力理论如下：
弱电统一理论：通过希格斯机制破缺成量子电动力学，在低能极限下成为费米的弱相互作用理论。
量子色动力学：强相互作用只存在于夸克之间，夸克是禁闭的，不能被独立观测到。
希格斯机制：希格斯标量场通过取非零的真空期望值使对称性破缺，弱相互用的三种媒介玻色子（力粒子）-Z0、W+和W-通过此机制获得质量，所有费米子也通过此机制获得质量，而电磁力的媒介玻色子-光子和强力的媒介玻色子-八种胶子，仍然无质量。
支配宇宙的一个支柱是万有引力相互作用力，引力由广义相对论支配，广义相对论仍然是一个经典理论，把引力量子化仍然处于试探阶段。
万有引力
按照现代物理学，在微观粒子世界，两个质子间的电磁力相互作用远远大于引力相互作用，因此研究微观粒子间的作用时都不考虑万有引力作用的影响。一般物体之间的引力也是很小的，例如两个直径为1米的铁球，紧靠在一起时，也就相当于0.03克左右的一个小滴水的重量，相比受到地球几万牛顿的引力是非常小的。如果是两个质量都是60千克的人，相距0.5米，他们之间的相互作用还不足百万分之一牛顿，而一只蚂蚁拖动草的力是这个引力的一千倍！很多时候，物体之间的万有引力是非常小的。所以研究物体在地球引力场中的运动时，也都通常都不考虑周围其他物体的引力。
但是对于人来说，由于地球质量非常大，人被强大的地球质量吸引，产生的力量也非常大，以至于人无法摆脱地球的束缚。另外天体之间的引力，比如太阳和地球的引力就非常大，巨大的引力就能地球绕太阳转动，这是因为这些天体本身质量非常大，引力就成了支配天体运动唯一的一种力。这包括地球，恒星的形成；包括宇宙天体最后坍缩为白矮星、中子星和黑洞，目前科学家们认为是由于引力的作用，因此引力也是促使天体演化的重要因素。
万有引力的发现是十七世纪自然科学最伟大的成果之一。它把地球上的物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来，对以后物理学和天文学的发展具有深远的影响。它第一次揭示了自然界中一种基本相互作用的规律，使人类对于如何认识宇宙自然的历史树立了一座金光闪闪的丰碑。
牛顿的万有引力概念是所有科学中最实用的概念之一。牛顿认为万有引力是所有物质的基本特征，这成为大部分物理科学的理论基石。
万有引力是由于物体具有质量而在物体之间产生的一种相互作用。它的大小和物体的质量以及两个物体之间的距离有关。物体的质量越大，它们之间的引力相互作用就越大；物体之间的距离越远，它们之间的万有引力就越小。
两个可看作质点的物体之间的万有引力，可以用以下公式计算：F=GmM/r2，即万有引力等于引力常量乘以两物体质量的乘积除以它们距离的平方。
其中G代表引力常量，其值约为6.67×10-11单位N·m2/kg2。G为英国科学家卡文迪许通过扭秤实验测得。
十七世纪早期，人们已经能够区分很多力，比如摩擦力、重力、空气阻力等。牛顿首次将这些看似不同的力准确地归结到万有引力概念里：苹果落地、人有体重、月亮围绕地球转，所有这些现象都是由相同原因引起的。牛顿的万有引力定律简单易懂，涵盖面广。
万有引力定律是牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中首先提出的，此前牛顿经过长期的思考了。
1666年，23岁的牛顿还是剑桥大学一名三年级的学生。他身体瘦小，沉默寡言，性格严肃，这使很多人相信他还是个孩子。当时黑死病席卷了伦敦，导致很多人死亡，很多大学被迫关闭，牛顿只好返回安全的乡村，逃避瘟疫的光临。
在乡村的日子里，牛顿一直被这样的问题困惑：是什么力量驱使月球围绕地球转，地球围绕太阳转？为什么月球不会掉落到地球上？为什么地球不会掉落到太阳上？
一天瘦弱的牛顿安静地坐在姐姐的果园里，思考着天地之间的问题，这时牛顿突然听到熟悉的“咚”的一声，一只苹果落到草地上。他急忙转头观察落在地上的那些苹果，这个平常再平常的现象却给牛顿以灵感，激发这位年轻人思考一个新问题：苹果会落地，而月球却不会掉落到地球上，苹果和月亮之间有什么不同呢？
第二天早晨，牛顿看到自己小外甥正在玩小球的游戏。小外甥手上拴着一条皮筋，皮筋的另一端系着小球。他先慢慢地摇摆小球，然后越来越快，但是小球还是在手里控制着，随后外甥把小球抛出，小球从手中飞了出去。
牛顿忽然意识到月球和外甥手中小球的运动极为相像。两种力量作用于小球，这两种力量是向外的推动力和皮筋的拉力。同样，应该有两种力量作用于月球，即月球运行的推动力和重力的拉力。正是在这两种力平衡的作用下，月球才不会落到地球上。
由此牛顿推论，重力不仅仅是行星和恒星之间的作用力，还有可能是万物之间普遍存在着吸引力。由于牛顿迷信炼金术，当时牛顿掌握了一些天文观测知识，于是他深信物质之间相互吸引。这使他断言，相互吸引力不但适用于硕大的天体之间，而且适用于各种体积的物体之间。苹果落地、抛出的石块落地、行星沿着轨道围绕太阳运行都是万有引力作用的结果。
当时那个年代人们普遍认为，适用于地球的自然定律与太空中的定律大相径庭。牛顿的万有引力定律沉重打击了这一观点，它告诉人们支配自然和宇宙的法则是很简单的。
牛顿推动了引力定律的发展，指出万有引力不仅仅是星体的特征，也是所有物体的特征。作为所有最重要的科学定律之一，万有引力定律及其数学公式已成为现代整个物理学的基础。
当然，当时牛顿提出了万有引力理论，却未能精确得出万有引力的公式，因为公式中的“G”实在太小了，直到1798年英国物理学家卡文迪许做出了著名的卡文迪许实验，利用扭秤实验，测出了比较精确的引力恒数的数值。
牛顿虽然第一个提出万有引力定律，但是牛顿的贡献也与当时别人的实验及天文观测有非常大的关系的。牛顿之前，有很多天文学家在对宇宙中的星球进行观察。经过几位天文学家的观察记录，到开普勒时，他对这些观测结果进行了分析总结，得到开普勒三大定律：1.所有行星都绕太阳做椭圆运行，太阳在所有椭圆的公共焦点上。
2.行星的向径在相等的时间内扫过相等的面积。
3.所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，即R3/T2=k。
开普勒三定律是不容置疑的，但为什么会这样呢？是什么让它们做加速度为零的运动？
根据天文观测，牛顿通过对于苹果掉在地上和小外甥手中转动的拴着皮筋的小球的深深思考，经过大量研究终于推出了万有引力定律。
如果没有前人的观察，牛顿就很难做出准确的万有引力定律，正如牛顿所说的他是站在巨人的肩膀上。牛顿发现万有引力定律虽然有别人的天文观测基础，但牛顿聪明勤于思考，并拥有一定的知识。在发现万有引力定律的那一段时间废寝忘食，每天魂不守舍。在食堂吃饭，饭碗在前，他在发呆。
去食堂吃饭，却走错了方向。一些老师在校园后的沙滩上散步时，看见一些牛顿留下的古怪的算式和符号。牛顿是勤奋多才的，牛顿还在在数学领域第一个发现了微积分，所以1669年，年仅27岁的牛顿，就担任了剑桥的数学教授。1672年当选为英国皇家学会的会员。
万有引力是所有具有质量的物体之间的相互作用力，表现为吸引力，与电磁力一样是一种长程力，从理论上说可以一直延伸到无限远的地方。其规律是牛顿万有引力定律，爱因斯坦在牛顿力学基础上发展了更为精确的广义相对论，并引入时空弯曲的概念。万有引力在四种基本相互作用中最弱，远小于强相互作用、电磁相互作用和弱相互作用，在微观现象的研究中通常可不予考虑，然而在天体物理研究中起决定性作用。按照近代物理的观点，引力作用是通过场或通过交换场的量子实现的，引力场的量子称为引力子。
其他三种作用力
四大基本力中，除了万有引力相互作用之外，还有电磁互相作用力、强相互作用力、弱相互作用力，电磁力也是长程力，强相互作用与弱相互作用只表现在原子内部。
电磁互相作用力：电磁力我们比较熟悉，我们的生活已经离不开电磁。
从我们熟悉的正负电荷相互作用，到电磁铁之间的吸引及排斥、发电机，电机原理、到无线电、电视、收音机、卫星电视、雷达，从大到地球、太阳、星系的磁场现象，到小到电子在原子内部电磁场、再到大型实验对撞机对质子、电子等的对撞应用，电磁的利用已经无所不在。
十九世纪中叶，电和磁还被看成是两种独立的事物，但麦克斯韦研究证明它们实际上是现在叫做电磁现象的同一种基本相互作用的两个方面，可以用同一组方程式加以描述。到二十世纪中叶前，这一描述又改进到包括了量子力学效应，并以量子电动力学（QED）形式成为物理学家提出过的最成功的理论之一，它以极高精度正确预言了诸如电子等带电粒子相互作用的性质。
电磁相互作用即是带电粒子与电磁场的相互作用以及带电粒子之间通过电磁场传递的相互作用。它是自然界的一种基本相互作用。电磁力随距离减小的规律与万有引力相似：当距离增大到原来的2倍时，它们减小到原来的1/4。
电磁相互作用在强度上它次于强相互作用。电磁力和引力一样是长程力，它们可以在宏观尺度的距离中起作用而表现为宏观现象。宏观的电磁相互作用理论总结在麦克斯韦方程组中，早在十九世纪已为人们所掌握。微观的电磁作用理论是量子电动力学，它是麦克斯韦理论与量子力学原理的结合。电子在原子核中的运动规律就是微观电磁力。光子是传递力的介质。
强相互作用力：强相互作用是作用于原子核内强子之间的力，是目前所知的四种宇宙间基本作用力最强的，也是作用距离最短的（大约在10-15～10-10米范围内）。
最早研究的强相互作用是核子（质子或中子）之间的核力，它是使核子结合成原子核的作用。现代科学证明强相互作用的产生与夸克、胶子有关。夸克与胶子构成了原子核内的质子与中子，所有的中子都是由三个夸克组成的，反中子则是由三个相应的反夸克组成，比如质子由两个上夸克和一个下夸克组成，中子是由两个下夸克和一个上夸克组成。原子核的强相互作用其实就是夸克与胶子的作用，胶子是玻色子，传递强作用力。而现代科学也证明，原子核有自己的振动与旋转。
1973年，维尔切克、格罗斯、波利策三位物理学家用完美的数学公式提出了一种新理论。乍一看他们的理论是完全矛盾的，因为对他们的数学结果的解释表明，夸克间的距离越近，强作用力越弱。当夸克间彼此非常接近时，强作用力是如此之弱，以至它们的行为完全就像自由粒子，物理学家们将这种现象称为“渐近自由”。反之当夸克间的距离越大时，强作用力就越强，这种特性可用弹簧的性质来比喻，即弹簧拉得越长，作用力就越强。渐近自由理论解释了组成质子和中子的夸克为何从来都不会分离的现象。这一发现导致了一个全新的理论——量子色动力学的诞生。这一理论对标准模型有着重要的贡献。标准模型描述了与电磁力、强作用力、弱作用力有关的所有物理现象。在量子色动力学家的帮助下，物理学家终于能够解释为什么夸克只有在极高能的情况下它才会表现为自由粒子。在质子和中子中，夸克总是像“三胞胎”一样出现。
弱相互作用力：最早观察到原子核的β衰变是弱相互作用引起的一种现象，凡是涉及中微子的反应都是弱相互作用过程。十九世纪末，物理学家发现，有的原子核能够自发地放出射线。后来发现，在放射现象中起作用的还有另外一种基本作用，即弱相互作用。
由于作用强度的不同，对于弱相互作用力来说，表现为中子的β衰变。
即：中子衰变成质子、电子与电子中微子。中子与电子中微子发生碰撞，在碰撞过程中发生了力的作用， 这种力就是弱相互作用力。碰撞后的中子改变方向，其固有能量与动量都发生改变，中子变成了质子，同样电子中微子也改变方向，固有能量与动量也发生改变，变成了电子。
弱作用的理论是电弱统一理论，弱作用通过交换中间玻色子（W±，Z0）而传递。弱作用引起的粒子衰变称为弱衰变，弱衰变粒子的平均寿命大于10-13秒。
有两种弱相互作用，一种是有轻子（电子e，中微子ν，μ子以及它们的反粒子）参与的反应，如β衰变，μ子的衰变以及π介子的衰变等；另一种是Κ介子和∧超子的衰变。这两种弱相互作用的强度相同，都比强相互作用弱1012倍，相互作用时间约为10-6～10-8秒。
弱作用仅在微观尺度上起作用，其力程最短，其对称性差，守恒定律遭到破坏，宇称守恒在弱作用下不成立。
因为弱作用力下宇称不守恒的发现，华裔科学家李政道、杨振宁同时获得诺贝尔物理奖，而华裔女科学家吴健雄，也因为用实验结果证实了弱相互作用中的宇称不守恒而赢得荣耀。
李政道和杨振宁打破宇称守恒定律后，科学家很快发现，粒子和反粒子的行为也不是一样的，后来证明了粒子的电荷（C）不对称，一些物理学家认为，可能正是由于存在轻微的电荷（C）不对称，导致宇宙大爆炸开始不久，生成的物质比反物质略多了一点点，大部分物质与反物质湮灭了，今天的物质世界是当初剩余的物质形成了的。这些科学家认为，宇宙大爆炸之初，如果物理定律严格对称，数量相同的物质和反物质相遇后就会立即湮灭，那么，今天，你所看到的星系、地球乃至人类就都没有机会形成了。
各种作用力的强度对比
基本相互作用为物质间最基本的相互作用，常称为自然界四力或宇宙基本力。迄今为止观察到的所有关于物质的物理现象，在物理学中都可借助这四种基本相互作用的机制得到描述和解释。
万有引力大约只有强相互作用力的1 000万亿分之一，但引力的作用范围却非常大，从理论上说可以一直延伸到无限远的地方；而强相互作用力的范围却很小很小，只有1厘米的10万亿分之一；弱相互作用力也是短程力，力程约不到1厘米的100万亿分之一与1万亿亿分之一间，强度是强相互作用力的10万亿分之一；电磁力与引力一样是长程力，但它的强度要比引力大得多，是强相互作用力的1/137。
如果弱相互作用距离放大到一个葡萄大小，那么一厘米就好比是100个地球到太阳的距离了。
大统一理论
四种相互作用在性质上看来有明显的差异，然而科学家们却在思索：自然界为什么有这四种相互作用？这四种相互作用是否只有差异而无共同之处？这四种相互作用能不能在一定条件下得到统一的说明？从科学史来看，第一个认真思索并付诸行动的是物理学家爱因斯坦。爱因斯坦在索维尔会议上被打败后，就一直在考虑能不能把引力相互作用和电磁相互作用统一起来。
现在已经知道，自然界中总共有四种相互作用力，除引力之外的其他三种互相作用力都可用量子理论来描述，电磁、弱和强相互作用力的形成是用假设相互交换量子来解释的。但是，引力的形成完全是另一回事，爱因斯坦的广义相对论是用物质影响空间的几何性质来解释引力的。在这一图像中，时间与三维空间组成的四维时空是平滑的，弥漫在平滑时空中的大物质天体使空间弯曲，而弯曲的空间决定物质的运动。人们也试图用解释电磁力的方法来解释引力，这时物质交换的量子称为引力子，但这一尝试却遇到了理论上的很多困难。量子化后的广义相对论是不可重整的，因此，量子化和广义相对论是相互不自洽的。
在经典力学中，粒子之间的力用场方程式描述，并想象一个粒子周围存在对其他粒子施加力的“力场”。在量子理论中，力（或相互作用）由粒子携带（或传达）。电磁相互作用由光子传达而在带电粒子间交换；弱相互作用由叫做中介矢量玻色子的粒子传达而在轻子间（有些情况下在一个轻子和一个强子之间）交换；强相互作用由胶子传达；引力由引力子传达。有直接证据表明，除引力子外，所有这些力的载体都存在；有人认为引力子是几乎肯定（弦理论也预言了）存在的，但引力的极度微弱使得对它们在粒子间交换方式的探测成为不可能。
目前统一弱相互作用和电磁相互作用的电弱统一理论已经获得实验证实。弱相互作用和电磁相互作用两者能用叫做弱电理论的同一个数学描述统一起来。这个理论把这两种力描绘成单一力的不同方面；将不同力的数目减少到三种是粒子物理学家的重大成功之一，这大概也是建立一个将强力与弱电力统一起来的更完整数学模式的办法。
将引力包括到大统一理论中是困难的。有科学家从宇宙的创生——大爆炸开始，来考察四种基本力如何从一种统一的相互作用中“分离”出来。物理学家认为在宇宙大爆炸中诞生开始非常短的时间里，宇宙就是一锅粒子汤，正反物质、引力子、光子与中介矢量玻色子和胶子就在这个粒子汤里，它们的差别在于光子没有质量，其他粒子却有质量。光子因没有质量而容易被创造，且能在整个宇宙范围内传播。传达弱力和强力的玻色子则做不到这点。随着宇宙的膨胀，根据量子力学的测不准原理，也创造出特定玻色子组所需要的质量。随着宇宙膨胀，在特定条件下，因为宇称不守恒。正反物质互相撞击、湮灭。
但测不准原理指出：这些所谓的“虚”粒子能够不时地出现和随即消失，原因是它们不能存活过久以避免被宇宙“注意”到它们的存在。这样，一个粒子的质量越大，它在短暂生存期需要借用的能量越多，它也就必须越快地偿还债务。这就限制了大质量的玻色子在完成任务并消失之前运动所及的范围。
所有粒子浸泡在原始火球的能量粒子汤的海洋之中。只要这一能量的密度足够高，即使是胶子和中介矢量玻色子也能从火球抽取足够能量而变成真实的粒子，并到处游**。那时，这些弱力、强力传播子真正与光子是等效的统一的；包括引力、电磁力等所有四大基本相互作用也都是同样强和远程的作用。但是随着宇宙膨胀和冷却，玻色子与胶子逐步失去部分能耐，束缚在原子核内部并形成短程粒子力，变成我们今天看到的样子。
当宇宙温度很高，密度很大时，引力与所有其他力一样强。当宇宙开始平缓膨胀和冷却时，其他三种力仍然是统一的。但当宇宙冷却到不能供养强力的载体后，于是强力被局限在今天我们所见的距离以内。随着宇宙冷却到无法维持中介矢量玻色子时，于是弱力也变束缚成了短程力。
对于四种基本力的大统一理论，求证是非常艰难的。如果从宇宙大爆炸开始来解读这几种力的统一，既不能重复这种观测，也不能通过大型模拟实验，创造出超级能量重演宇宙的开始。现在137亿光年的宇宙空间，一面是平滑弯曲的时空，一面是普朗克尺寸下沸腾的量子泡沫。
我们再次确认两位物理学家的重要认识：惠勒认为，未来的物理学应该来自于我们对量子理论的更深入理解。格林认为，我们只有追溯到宇宙的深处，才能够真正的理解物理学，因为，物理世界的描述一开始就应该是量子力学的。
正如爱因斯坦认为，量子必然存在因果关系，那么我们同时也提出如下疑问，平滑时空的相对论是正确的吗？否则爱因斯坦晚年为什么一直执着地追求大统一理论呢？而且我们的宇宙空间物质只占不到4%，其余都为暗物质与暗能量。维持银河系等星系结构的主要力量首先来源于23%暗物质，推动宇宙膨胀的是73%的暗能量。
相对论对于宇宙的解释，必然存在着不完美性！正如惠勒、格林对于量子世界的认识那样，宇宙需要更深层的了解。而且最后的关键疑问是，宇宙的答案，也必然包括对生命诞生的解释。