題記：這是第一個物理問題，下面我們來看這個問題：
Can the Laws of Physics Be Unified？物理定律能否最終統(tǒng)一？
1955年4月18日深夜1點15分左右，美國普林斯頓大學醫(yī)學院內(nèi)，舉世矚目的德國物理學家，《相對論》的創(chuàng)始人阿爾伯特·愛因斯坦離開人世，享年76歲。這位在物理學界曾引起思想革命的偉大物理學家，在臨終的時候用德語對著只懂英語的助理護士說了最后一句話，而這句話因為無人聽懂而轉(zhuǎn)瞬即逝，成為他留給這個世界的最后一個迷？對于這句話的猜測曾經(jīng)有很多版本，而根據(jù)愛因斯坦最后一直致力于統(tǒng)一場論的研究和最后將自己的最新研究成果付之一炬的事實，一個關(guān)于統(tǒng)一場論版本的最后遺言是這樣的： '哦，上帝，大概是我錯了，物理定律本質(zhì)上其實是無法被統(tǒng)一的'。
以上的故事的最后一句當然是杜撰，關(guān)于物理定律的統(tǒng)一性其實就是一個夢想，一個被很多科學家當作必然追求并延續(xù)至今的夢想，因為這代表著人類對這個客觀世界所有的規(guī)律的一個思想歸宿：統(tǒng)一一定存在，而我們只需要找到它。這就是我們今天要談?wù)摰膯栴}：物理定律能否被最終統(tǒng)一？
人類周圍的客觀世界，充滿了各種紛繁復雜的物質(zhì)和現(xiàn)象，然而人類總可以在這些復雜事物的背后發(fā)現(xiàn)某種普適的東西，這就是物理規(guī)律。在客觀世界中不斷被發(fā)現(xiàn)的一個個簡單的物理規(guī)律對我們?nèi)祟悂碇v，其實就是最大限度地消除了這個世界的表觀復雜性。比如面對地球上經(jīng)常出現(xiàn)的閃電、摩擦絲綢的放電，在地殼中找到的磁石、抬頭看見的極光、發(fā)生在自然界的各種光學現(xiàn)象，光線在水中的折射和在鏡面上的反射等等現(xiàn)象，面對這些復雜的現(xiàn)象人類最后總結(jié)出四個簡單的方程，我們現(xiàn)在稱之為麥克斯韋方程。人們驚奇地發(fā)現(xiàn)所有這些經(jīng)典的電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象竟然都遵從這四個方程所給出的規(guī)律（電磁的統(tǒng)一）。麥克斯韋方程從形式上來看，本身就展現(xiàn)著美，因為方程中蘊藏著令人驚異的對稱性，無論從數(shù)學符號和彼此關(guān)系的對應(yīng)上，還是在某種變換下保持的不變性上，麥克斯韋方程都顯得非常完美，而這種美就如同莎士比亞的十四行詩對詩人一樣，總讓人充滿贊嘆。
面對這個世界大大小小各種形態(tài)的物質(zhì)的時候，其實人類很早就想知道這些物質(zhì)到底由什么構(gòu)成。首先人們發(fā)現(xiàn)，自己吃的是大米，但為什么長出了頭發(fā)和指甲，對這類現(xiàn)象的思考，古希臘人就提出用原子的概念去解釋這些現(xiàn)象。后來人類不斷用“撞擊粉碎物質(zhì)”的方法發(fā)現(xiàn)了組成物質(zhì)的非常多的粒子，研究這些不同種類粒子的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)變便構(gòu)成了粒子物理學，直到今天，粒子物理學形成了一個稱之謂標準模型的理論框架。這個理論框架從表面看起來已經(jīng)相當完美，但它依然是一首沒有最后完成的“詩詞”。盡管標準模型有些地方依然支離破碎，有些地方仍然沒有最后完成，但它無疑是物理學領(lǐng)域內(nèi)杰出的作品，因為它在很高的精度上可以用來描述所有構(gòu)成物質(zhì)的粒子和這些粒子之間所存在的基本力。這些基本的模塊包括：強相互作用力，用來解釋夸克如何粘在一起形成質(zhì)子和其他的復合粒子（描寫強相互作用的理論被稱為量子色動力學QCD）；弱相互作用力，用以解釋帶電的基本粒子如何改變它們的'味道'（味的身份種類，描寫弱相互作用的理論被稱為量子味動力學QFD）；電磁力，用來描述所有帶電物體之間的相互作用（描寫電磁相互作用的理論被稱為量子電動力學QED）。盡管標準模能全面地描述所有微觀基本粒子和它們之間的作用力，但它依然還是一件缺少某些基本碎片的絕美瓷器，在這些缺失的陶瓷碎片里有一些就應(yīng)該是用來描寫萬有引力的。標準模型的這些模塊和碎片預(yù)示著一個更為偉大的理論，這就好比是人們發(fā)現(xiàn)了遠古時期殘缺不全的莎草紙上莎孚（古希臘的女詩人）寫下的幾行詩句，背后暗示的是一件更加宏大的作品。
標準模型的美來自其簡潔的對稱性。用數(shù)學家的語言來說，標準模型的不同模塊展現(xiàn)了SU(3)×SU(2)×U(1)的李代數(shù)結(jié)構(gòu)（規(guī)范群）。雖然標準模型的每一個模塊都能表現(xiàn)出某種對稱性，但整體的對稱性卻必須是破缺的。標準模型內(nèi)不同力性質(zhì)上的微弱差別（百分之幾的差別）其實就對應(yīng)于它們具有稍微不同的對稱性。
然而這些力性質(zhì)的不同可能只是一種表象。例如電磁力和弱相互作用力表面看來截然不同，但上個世紀六十年代（1960s）物理學家發(fā)現(xiàn)在高溫（高能）的條件下這兩種力其實是一致的。電磁力和弱力的這種統(tǒng)一性就如同冰和水一樣，我們都知道冰在高溫的時候其實就是水。電弱力之間的這種聯(lián)系讓物理學家想到是不是強相互作用也能夠在某種條件下和另外兩種力統(tǒng)一起來，這就產(chǎn)生了一種建立在單一對稱群上的大統(tǒng)一理論（GUT），例如建立在SU（5）對稱群上的大統(tǒng)一理論（1974年Georgi–Glashow model）。
萬有引力是一個非常難以統(tǒng)一的力。描寫宏觀萬有引力的理論，如廣義相對論，是建立在時空連續(xù)和平滑的基礎(chǔ)上的，而描寫微觀原子或亞原子的理論卻本質(zhì)上是不連續(xù)和量子化的（用各種量子數(shù)描述）。萬有引力和量子理論的這種嚴重的沖突使得至今沒有人可以用一個令所有人信服的理論將強力、弱力、電磁力和引力統(tǒng)一在一個框架下。但是盡管如此，許多物理學家還是做了進一步的嘗試，而其中一個最有希望的理論就是超弦理論。
超弦理論有非常多的追隨者，因為這個理論可以用一個單一的對稱群（例如超弦理論的一個分支采用SO(32)對稱群）把所有的力都統(tǒng)一在一個框架下。但是這個理論卻要求我們生活的宇宙是10維或11維的，還需要引入很多未被發(fā)現(xiàn)的粒子以及預(yù)言了一些看起來從來都不可能被驗證的理論結(jié)果。所以我們現(xiàn)在面臨的情況是我們有幾十種大統(tǒng)一的理論，而如果其中有一個理論可能是正確的話，科學家也沒有任何辦法去確定是哪一個。或者反過來說，科學家努力追求的統(tǒng)一場論會不會就是一個傻子的美好愿望。
127Gev/c2的新粒子，之后不同小組對實驗數(shù)據(jù)的分析和其他小組的其他證據(jù)都確認在這個質(zhì)量窗口的新粒子的發(fā)現(xiàn)，根據(jù)對這個粒子參數(shù)的確認發(fā)現(xiàn)該粒子和標準模型所預(yù)言的Higgs粒子的參數(shù)一致，所以被認為是發(fā)現(xiàn)了Higgs粒子）。不管怎樣，科學家們一直堅信總有一天他們能夠完成標準模型這首偉大的詩并構(gòu)建出這個模型背后那個讓人敬畏的更大的對稱性去統(tǒng)一這個世界所有的粒子和力。這個大統(tǒng)一的夢想是否是真實的，我們依然不得而知。—CHARLES SEIFE
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