我和我在基礎(chǔ)物理學(xué)界的同事們是愛因斯坦的理性的后繼人,樂于自認(rèn)為我們是在探求美。 有些物理方程丑得讓人不愿多看一眼,更不用說 把它們寫下來了。毫無疑問,終極設(shè)計(jì)只會(huì)用美的方程來設(shè)計(jì)這個(gè)宇宙丨
我們宣稱,如果有兩個(gè)都可用來描述自然的方程,我們總要選擇能激起我們的審美感受的那一個(gè)?!白屛覀兿葋黻P(guān)心美吧,真用不著我們操心!”
這就是基礎(chǔ)物理學(xué)家們的呼聲。
讀者也許會(huì)把物理看成一個(gè)具有精確預(yù)言性, 而不適于審美沉思的科學(xué)。其實(shí),審美事實(shí)已經(jīng)成了當(dāng)代物理學(xué)的驅(qū)動(dòng)力。物理學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了某些奇妙的東西:大自然在最基礎(chǔ)的水平上是按美來設(shè)計(jì)的。我希望與你們分享的正是這種奇妙的感受。
地方法規(guī)與憲法原則
在一些物理書中,被濫用的“物理定律”一 詞的含意肯定被誤解了。
在民法中,人們要區(qū)分地方法規(guī)和憲法原則。 在物理學(xué)中也一樣,有必要區(qū)分這樣那樣的定律。 例如胡克定律,它表明拉伸一個(gè)金屬?gòu)椈伤璧牧φ扔趶椈杀焕斓牧?。這是一個(gè)唯象學(xué)定律的例子,是觀察到的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律的一個(gè)簡(jiǎn)單陳述。
在本世紀(jì)30年代,金屬理論問世了,胡克定律就可用金屬中原子間的電磁相互作用來解釋。胡克定律只針對(duì)一個(gè)特定的現(xiàn)象,而對(duì)支配電磁學(xué)的基本定律的理解則可使我們能夠解釋各種迷惑人的現(xiàn)象。
在中學(xué)學(xué)到象胡克定律一類的東西時(shí),我得到這樣一個(gè)印象:物理學(xué)家們?cè)噲D找到盡可能多的定律去解釋物理世界中所觀察到的每一現(xiàn)象。 其實(shí),事實(shí)正好相反,我和我在基礎(chǔ)物理學(xué)界的同事們是正在朝使定律盡可能少的方向努力?;A(chǔ)物理學(xué)家的雄心是,用單個(gè)基本定律去取代大 量的唯象學(xué)定律,以達(dá)到對(duì)自然的統(tǒng)一描述。當(dāng)然,唯象學(xué)定律和基礎(chǔ)學(xué)定律之間的區(qū)別并無明顯界線。愛因斯坦把一度被認(rèn)為是基礎(chǔ)的牛頓的引力定律取來,作為他的引力理論的唯象學(xué)的表現(xiàn)。但是,一些理論物理學(xué)家最近證明,愛因斯坦的理論可能出自一個(gè)更深的理論。無論物理學(xué)家們?nèi)绾悟滖?,被一代人尊為基礎(chǔ)的東西,可能被后一代人認(rèn)為是唯象的。