03 大统一

马塞洛·格莱泽（Marcelo Gleiser）

达特茅斯学院理论物理学家，著有《知识之岛》（The Island of Knowledge）、《科学有局限，探索无止境》（The Limits of Science and the Search for Meaning）。

在这里我可以毫不忌讳地说，德高望重的大统一理论可以让位了！我指的并不是那个科学家尽毕生之力追寻的、范畴比较小的统一理论，更不是那个用寥寥几条原则将尽可能多的自然现象联系在一起的统一理论。上下求索、化繁为简，本是科学正道。几个世纪以来，科学家以此为座右铭，创造了许多奇迹：牛顿的万有引力定律、热力学定律、电磁学、相变中的普适性，等等。

问题是，我们在这条路上走得太远了，有的人开始过分追求统一，有的人追求万有理论，还有些人将古老的还原论（Reductionism）发扬光大，他们认为所有的自然力都只是一种力的表现形式而已。这些想法万万要不得。其实，当我说这些话的时候，心情并不轻松。在我本人职业生涯的早期和成长过程中，我就是怀着“统一一切”的冲动和巨大的热情投入这方面研究的。

这种大统一的理念和西方哲学一样古老。古希腊的泰勒斯（Thales）——苏格拉底之前的第一个哲学家，提出了水本原说，梦想着用物质一元论来描述世界。柏拉图则将空灵的几何形式作为万物的本原。数学等同于美，美等同于真理。从那时起，后柏拉图时代的最高理想就是利用纯粹的数学来解释世间万物——包罗万象的宇宙蓝图，博大精深的宏图大卷。当然，尽管人们经常会含含糊糊地将其归结为“神谕”，但终究还是人类的智慧创造了这一切。人类总是按照自己的理解来解释世界，认为没有什么可以逃脱人类的思想。

大统一的冲动根深蒂固地埋藏在每个数学家和理论物理学家的灵魂深处，从朗兰兹纲领（Langlands Program）到超弦理论（Superstring Theory）的诞生，皆出于此。但还是存在矛盾和摩擦：纯粹的数学并不是物理。数学的力量来自它精确严谨，并游离于物理现实之外的特点。数学家可以创造任何他想要的宇宙，并尽其所能地“玩弄”各种游戏规则，物理学家却不能这样。他的工作是忠实地感知自然、描述自然。尽管如此，自伽利略之后，大统一的游戏就已经成了物理学不可分割的一部分，并且成绩斐然，达到了近似统一。

的确如此，即便是大统一理论中堪称绝妙的部分，也只能是一种近似。以电磁学为例，描述电和磁的方程式是完美对称的，而这种情况只有在没有任何电荷或磁场影响时，也就是说在真空状态下，才可能产生。或者以著名的（也是优美的）标准粒子物理模型为例，这个模型“统一”了电磁力与弱核作用力。我们将再次看到，实际上并没有真正的统一，因为在模型中还一直保持着两种类型的力，用专业术语说就是有两个耦合常数和两个规范群。真正意义上的统一到现在也只是猜想，并没有真正完工，比如在40年前就已提出的，关于强作用力、弱作用力、电磁力等之间的大统一理论。

那么，到底发生了什么？为什么我们苦苦追寻大自然中的那个“一”，而大自然却不厌其烦地屡次告诉我们，没有“一”，只有“多”？

首先，大统一的科学冲动来源于隐秘的宗教信仰。西方已经沐浴在一神论的传统下长达数千年之久，即便在多神论的文化中，也总是有一个众神首领（如宙斯、太阳神或婆罗门）。另一方面，将万物都归结于单一的创世法则，这个想法太有吸引力了，破译“神谕”如此超凡脱俗，就如同在回应上天的召唤。纯洁的数学家笃信，世界的本质在于数学，他们仿佛僧侣一般，守护着某个只对创始人开放的秘密组织。而在高能物理学领域中，所有的大统一理论都依赖于纯粹的几何结构和高深的数学方法。人们相信，大自然的终极密码隐藏于数学本质中，扑朔迷离，忽隐忽现，但我们最终能够破解它。

最近得到的实验数据与大统一的梦想背道而驰——没有超对称粒子的痕迹，没有额外维度的踪影，没有任何形式的暗物质，更没有期待已久的证据。也许会有的，但仍需努力。在高能物理学中，让人困扰不已的一件事是，你总是会遇到超出实验条件范围的情况。“大型强子对撞机已经达到7 TeV了，可还是一无所获？没关系！谁说大自然一定要挑选一个最简单的统一版本？也许这一切都发生在更高的能量基础上，已经远远超出了我们的研究范围。”

这种情况也没什么不好。关于大统一理论，你可以坚信不疑，至死不渝，死而无憾。或者，你也可以认定，我们最擅长的是为大自然构建一个近似的模型，我们所发现的对称性只是对实际情况的描述。对自然来说，完美实在是不能承受之重。

这经常被当成失败主义的论调，总会让人觉得是有人受到了挫折，然后就放弃了。大错特错！化繁为简是科学家工作的要义所在，也是我本人所追求的。自然界自有其运行之道，我们发现的法则就是描述自然界的最佳途径。但这样的法则有很多，绝不止一个。人类是成功的、善于发现的、理性的哺乳动物，单凭这些特征就已经值得庆祝一下了。但不要将现实与我们的描述和所构建的模型相混淆。完美，就如同心中的缪斯女神一样，我们暂且先把她留在脑海里吧。与此同时，大自然正自顾自地做着它自己的事情。我们能有机会一窥天机，这种感觉就已经很奇妙了，这就足够了。