大道至簡

阿·熱　荀坤　勞玉軍

我想知道上帝是如何創造這個世界的。對這個或那個現象、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，其他的都只是細節問題。

——A.愛因斯坦

在向著簡單性的行進中，物理學總是大刀闊斧的。物理學之所以成為物理學是因為能從各種復雜現象中找出簡單本質。

從歷史上看，為了物理學的進步，許多“為什么”式的問題只得換成“如何”式的問題?！耙粔K石頭在下落時為什么會加速”？古人認為，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，就不再問石頭為什么會下落，而是去測量它怎樣下落。

當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。“為什么樹葉在春天會這么綠？”，是這樣，教授解釋說，樹葉中含有一種復雜的原子團，叫葉綠素，它和光以一種復雜的方式相互作用。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為電子與光的基本粒子——光子如何相互作用。

物理學家大約從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代理論。徹底理解電子與光子的相互作用已經有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？這個問題也已經得到回答，物理學家們現在知道，電子和光子的這種相互作用完全是由一種叫規范原理的對稱性原理確定的，這種原理遍及整個自然。顯然，物理學家現在又可以接著問，自然為什么要這樣敬重規范原理呢？當代物理學在這里停住了，這個問題實質上相當于問為什么會有光。對此所作的討論都融成了一團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，物理學就已經取得了不小的進步：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。事實上，幾乎所有我們直接感受到的現象都可以用電子與光子間的相互作用來解釋。

物理學是最最簡約的科學。與此相反，我們在生物學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。用生物化學過程來作的解釋常常比問題本身所涉及的現象更復雜。

當代物理學正著手向進一步的簡化進發。我們對自然探究得越深，她就越顯得簡單。這個結果確實是驚人的。因為并無先置的理由使我們能期望，這個包含極多迷惑人的復雜現象的宇宙，最終只是由幾個簡單的規則支配的。

——摘編自《可怕的對稱——探索現代物理學中的關》（湖南科學技術出版社1992年出版）