大道至簡

阿·熱　荀坤　勞玉軍

我想知道上帝是如何創(chuàng)造這個世界的。對這個或那個現(xiàn)象、這個或那個元素的譜我并不感興趣。我想知道的是他的思想，其他的都只是細(xì)節(jié)問題。

——A.愛因斯坦

在向著簡單性的行進(jìn)中，物理學(xué)總是大刀闊斧的。物理學(xué)之所以成為物理學(xué)是因?yàn)槟軓母鞣N復(fù)雜現(xiàn)象中找出簡單本質(zhì)。

從歷史上看，為了物理學(xué)的進(jìn)步，許多“為什么”式的問題只得換成“如何”式的問題。“一塊石頭在下落時為什么會加速”？古人認(rèn)為，這塊石頭也像馬一樣是急于回到家中。從伽利略開始的物理學(xué)，就不再問石頭為什么會下落，而是去測量它怎樣下落。

當(dāng)我們還是孩子時滿口都是“為什么”。而對每一個為什么的回答馬上又引出了新的為什么?！盀槭裁礃淙~在春天會這么綠？”，是這樣，教授解釋說，樹葉中含有一種復(fù)雜的原子團(tuán)，叫葉綠素，它和光以一種復(fù)雜的方式相互作用。這種葉綠素吸收了除人眼感覺是綠色的那些光以外的大多數(shù)光，于是樹葉看上去就是綠色的了。這種解釋會使普通的外行人覺得乏味（今天，許多物理學(xué)家也一樣）。最終，對此問題和許許多多其他類似問題的解釋都將歸結(jié)為電子與光的基本粒子——光子如何相互作用。

物理學(xué)家大約從1928年開始，并在50年代早期完成了電子與光子間相互作用的現(xiàn)代理論。徹底理解電子與光子的相互作用已經(jīng)有30多年了，然而，還是有人禁不住要問，為什么這兩種基本粒子要以這種特別的方式相互作用呢？這個問題也已經(jīng)得到回答，物理學(xué)家們現(xiàn)在知道，電子和光子的這種相互作用完全是由一種叫規(guī)范原理的對稱性原理確定的，這種原理遍及整個自然。顯然，物理學(xué)家現(xiàn)在又可以接著問，自然為什么要這樣敬重規(guī)范原理呢？當(dāng)代物理學(xué)在這里停住了，這個問題實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于問為什么會有光。對此所作的討論都融成了一團(tuán)充滿各種推測和沉思的迷霧。

在一些為什么取代了另一些為什么時，物理學(xué)就已經(jīng)取得了不小的進(jìn)步：一個為什么取代了許多個為什么。我不僅能用電子一光子相互作用理論來解釋春天草木的青翠，而且還能用它來解釋彈簧的伸長，更不用說激光和晶體管的行為了。事實(shí)上，幾乎所有我們直接感受到的現(xiàn)象都可以用電子與光子間的相互作用來解釋。

物理學(xué)是最最簡約的科學(xué)。與此相反，我們在生物學(xué)通俗讀物中讀到的解釋雖然也吸引人，但完全不能說是簡約的。用生物化學(xué)過程來作的解釋常常比問題本身所涉及的現(xiàn)象更復(fù)雜。

當(dāng)代物理學(xué)正著手向進(jìn)一步的簡化進(jìn)發(fā)。我們對自然探究得越深，她就越顯得簡單。這個結(jié)果確實(shí)是驚人的。因?yàn)椴o先置的理由使我們能期望，這個包含極多迷惑人的復(fù)雜現(xiàn)象的宇宙，最終只是由幾個簡單的規(guī)則支配的。

——摘編自《可怕的對稱——探索現(xiàn)代物理學(xué)中的關(guān)》（湖南科學(xué)技術(shù)出版社1992年出版）