高能物理要完了吗?

物理学是什么呢?人观察宇宙在时空舞台上的演出,构造出一整套基于操作定义的量化概念,将世间万象投射到这套概念体系里,为这些量赋予几行等式,看看宇宙是不是按它们的脚本运行。如果不是,改改等式;如果是,看看能不能把几行等式变成一行。

爱因斯坦的相对论X2,杨-米尔斯的规范场论,都达到了惊人的美学成就。我常常想,学了十六年物理,就算是为了领会它们的美,都是超值投入。当然,要论美,纯数学才是取之不竭的宝藏。这些理论最令人惊叹之处,不在于美,而在于这么美的理论,竟然被宇宙精密地遵循着。你有多理解这些理论,你就有多觉得这种天人合一的先定和谐不可思议。

爱丁顿的日食观测结果出来后,有人问爱因斯坦:如果事实和您的理论不符怎么办?爱因斯坦说:那很遗憾,我的理论依然是正确的。这句话的公关效力爆表,直接把爱氏推上流行文化的神坛。但事实上,在等结果的那几天,他是坐立不安的,在给亲友的信最后一句都是:有没有英国的消息?因为他知道,再美的理论,还是要被实验和观测无情地审判。万一日食跟着牛顿的脚本走,那他也没法愣酷,还是得灰头土脸回去改理论。

爱因斯坦说:这个世界最令人费解之处,是他竟然是可以被理解的。这句话越品越耐人寻味。是啊,为什么世界以一种人类可以理解的方式运行啊?为什么美的理论更可能是对的啊 ?世界就那么与人无干地运行着,完全可以为所欲为啊!这种震撼如此之强烈,让爱因斯坦逐渐叛离了休谟和马赫的经验论,转而信仰一个更实在的世界。

当然,并不是所有理论都像相对论这样干净漂亮。量子力学就不说了,至今都没人搞清楚猫怎么就半死不活了。弱作用为什么宇称不守恒?弱混合角为什么是这个值?夸克质量差别怎么这么大?紫外发散没解决,怎么明目张胆重整化了?

我觉得就理论的完整和自洽来说,现状其实挺好,未必非得把引力和标准模型凑在一起。爱因斯为引力提供的解决方案是几何,标准模型为其他力提供的解决方案是粒子。让引力归几何,让其他归粒子,其实挺好。但高能物理学家偏不,偏要大统一,偏要终极。你说弦论是玄论,确实很玄,反正我没学明白,知难而退了。但是,低果子都被捡干净了,剩下硬骨头只能靠抽象复杂晦涩暧昧的数学来粘合,还得看上去不那么生硬。换作你怎么办呢?恐怕也是先糊上一把胶水,把它们粘上再说,然后找一个清奇的角度,把多余的胶水洗掉,留给后人惊叹的杰作。我们看到满地的胶水,就指责这是数学游戏,恐怕也不太公平。要知道,这是唯一有可能粘得起来的胶水。更何况,很多我们今天看来精妙绝伦的理论,最初的样子恐怕比今天的弦论还一片狼藉。

密大高能理论组除了一个做圈量子引力的,其他基本都信超弦,包括我导师。超弦的愿景很诱人,想法很巧妙,野心直通宇宙尽头,脑洞也是真的大。但超弦的饼太大,讨论的能级完全超出了人类可及的实验尺度。除非有极强的信心,不然拿老百姓的钱去砸出那几个零实在是太耗了。相比之下,凝聚态的工作就有意义地多,尽管看上去不那么酷,不那么终极,不那么浪漫。

往后一百年回看,超弦可能只是一个小插曲,人类把“构造的概念体系投射到世界”这个游戏不会终止,世界也不承诺按人的脚本走。不过,哪怕在人生尺度里经历过一次相对论和规范场论级别的神迹体验,把一辈子搭进这个游戏里,也值了。

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