翻滚de蛋炒饭的博客,粗糙集( 二 )


四种基本力能够统一在一起吗?还是在爱因斯坦时代,就提出了大统一理论,这个理论就是把力图把四种力统一起来的理论 。爱因斯坦的后半生,几乎就躺在了对这个理论的追求里,梦想着找到一个办法,将各自为政的四种基本力用一个理论统一起来 。他很想像质能方程那样,一个简单的等式就揭示出这个世界最隐秘的本质 。但可惜直到1955年逝世,爱因斯坦也没有弄出个头绪来 。
好在后来有很多科学家继承他的衣钵,不断在大统一理论方面发力,终于在上世纪六十年代取得突破:格拉肖、温伯格和萨拉姆等科学家洞悉了电磁力和弱力内在实质的同一性,建立了弱电统一理论,也就是把弱力和电磁力统一起来了 。这个理论的诞生,得益于杨振宁-米尔斯理论,这个理论是由现在健在科学家杨振宁,和美国物理学家罗伯特·劳伦斯·米尔斯联手创立 。
这是一个伟大的理论,创立于1954年,是规范场论的鼻祖 。开始没有引起科学界重视,但到了六七十年代,成为统一场论的基础 。大统一理论能成功吗?依然是在杨-米尔斯规范场论的基础上,建立起了现代粒子物理学的标准模型,这是描述强力、弱力、电磁力三种基本力及组成所有物质基本粒子的理论,这种理论把粒子分为费米子和玻色子两大类,预言共有61种,现在60种粒子都已经发现并在实验中得到验证,只有号称上帝粒子的希格斯玻色子,已经被发现,还有待进一步验证 。
这个理论算是统一了三种基本力吗?科学界还有些争论,认为还存在一些显著缺陷,且引力还远远没有被纳入进来,因此一直没有成为基础物理学完全理论的一部分 。那么,大统一理论能够成功吗?人们把希望寄托在上世纪下半叶逐渐兴起的“弦理论”上,认为这个理论很可能是最终突破瓶颈,将四种基本力统一到一个框架的理论 。弦理论认为我们世界最深层次的基本单元并不是粒子,而是比粒子更小很多的线状的“弦”组成,在这个层面就没有什么费米子和玻色子之分了,所有的物质都统一于“弦” 。
在这样单一的状态下,还需要那么多种力去解释吗?不就只需要一种理论就能解释吗?这或许就是“弦理论”很可能终结四种力的原因吧 。四种力统一了,人类对世界的理解就更简单 。其实,亥姆霍兹说得一点也没错,即便是四种力不统一,这个世界的一切也可以用四种力来解释 。但四种力得到统一的时候,世界就变得更简单了 。当人类对自然界的理解越来越深刻的时候,就会发现整个世界的核心机制原来就是这么简单,既质朴又优美 。
就像看魔术,在花里胡哨的表演面前是那么的扑朔迷离和神秘,但一旦看清其背后的机制或被戳穿,原来是那么的简单和不堪回味 。与魔术不同的是,大自然的本质永远值得探索和回味 。所以对这个问题我有一点不同意,就是“一旦把一切自然现象都化为简单的力,科学的任务就算完成了”这种说法 。因为人类认识世界本质的探索永无止境,大自然深层机制就像无尽的套娃,一层层不断深入,随着对更深层次本质的挖掘,人类文明才能够不断向更高层次发展 。

推荐阅读