說(shuō)到高能粒子對(duì)撞擊，說(shuō)到了標(biāo)準(zhǔn)模型都被驗(yàn)證的差不多了，還有什么搞頭呢？

楊振寧說(shuō)了，高能物理對(duì)撞機(jī)已經(jīng)過(guò)氣了，需要研究別的了。那么大概是個(gè)什么回事呢?量子物理與高能物理啥關(guān)系?愛(ài)因斯坦與這些有關(guān)系嗎?相對(duì)論難道不需要對(duì)撞擊嗎？楊老說(shuō)的數(shù)學(xué)之美要干什么呢?

其實(shí)吧，這個(gè)太深?yuàn)W了，若干本大部頭也說(shuō)不明白，不讀3個(gè)博士后你是搞不清楚的。讀了呢，也未必搞得清楚。但就一個(gè)量子物理就夠一般人頭大的了。

（1）一個(gè)個(gè)的小顆粒：粒子

粒子：這個(gè)最直觀，就是分子、原子、電子、質(zhì)子、中子，都是實(shí)實(shí)在在的存在的東西，是組成我們這個(gè)世界的硬件，就像沙子一樣。

粒子，世界的組成

（2）小顆粒的不同狀態(tài)：量子

這個(gè)就玄乎了，很多人說(shuō)不清楚這個(gè)是啥，與粒子有啥區(qū)別。好吧，你可以把它理解為一個(gè)概念，或者說(shuō)是物理實(shí)在粒子的一種狀態(tài)，一種性質(zhì)。只不過(guò)，可以不是一個(gè)粒子的狀態(tài)，而是可以涉及一對(duì)粒子，或一堆粒子的一種狀態(tài)。

量子態(tài)

打個(gè)比方說(shuō)，我們有兩個(gè)雙胞胎同學(xué)，一模一樣的“雙胞胎”，課堂上一個(gè)在睡覺(jué)，一個(gè)在聽(tīng)課。每個(gè)同學(xué)又是一個(gè)人，“人”對(duì)應(yīng)了一個(gè)“粒子”。

當(dāng)我們說(shuō)，一個(gè)粒子的量子態(tài)時(shí)呢，是指這位同學(xué)在課堂上同時(shí)可以睡覺(jué)，也可以聽(tīng)課，處于模棱兩可的狀態(tài)，叫量子態(tài)，你只有問(wèn)他個(gè)問(wèn)題，才能確定他到底聽(tīng)課了沒(méi)有，這個(gè)叫觀測(cè)導(dǎo)致的量子坍縮。

“雙胞胎”呢這個(gè)概念也可以對(duì)應(yīng)于“量子”，一個(gè)“量子對(duì)”可以對(duì)應(yīng)一對(duì)“雙胞胎”。就是說(shuō)，兩個(gè)不同地方的粒子還可以像雙胞胎一樣存在，就是說(shuō)同時(shí)在睡覺(jué)，或同時(shí)在聽(tīng)課，這個(gè)太神奇了。

所以呢，如果沒(méi)有人，也就沒(méi)有雙胞胎了。為什么要有量子這個(gè)概念呢，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，一個(gè)粒子一會(huì)兒是波，一會(huì)兒是粒子。就是說(shuō)一個(gè)同學(xué)同時(shí)在睡覺(jué)，同時(shí)在聽(tīng)課。也可以像雙胞胎一樣的存在。

于是，我們只能發(fā)明一個(gè)“量子”這樣的概念來(lái)說(shuō)明，解釋單個(gè)粒子具有這樣的物理現(xiàn)象，以及，兩個(gè)粒子像雙胞胎一樣形成“量子糾纏”。

奇特的量子特性

這樣，就發(fā)展出來(lái)了一套理論，量子力學(xué)、量子場(chǎng)論，可以解釋很多物理現(xiàn)象，電磁力，強(qiáng)弱相互用等等吧。包括標(biāo)準(zhǔn)模型，也逃不脫量子場(chǎng)論的范疇，來(lái)說(shuō)明我們可以有多少種粒子。甚至可以解釋狹義相對(duì)論。

所以呢，量子也可以看作是一種數(shù)學(xué)模型，用來(lái)解釋量子的奇怪物理現(xiàn)象的，但他本身呢，也確實(shí)對(duì)應(yīng)一些奇怪的粒子性質(zhì)。

這是不是就齊活了呢？可惜，不是。

（3）用來(lái)盛小顆粒的彈力布：引力場(chǎng)

注意，是時(shí)候引出愛(ài)因斯坦了，但其實(shí)，愛(ài)因斯坦先是提出了狹義相對(duì)論，后來(lái)才有波爾等人發(fā)現(xiàn)的量子理論。好在，量子場(chǎng)論與狹義相對(duì)論兼容，至少說(shuō)明，狹義相對(duì)論在微觀世界還沒(méi)有被駁倒。

但愛(ài)因斯坦牛的是，還有一套廣義相對(duì)論，這個(gè)就是“引力”的理論。這個(gè)廣義相對(duì)論是個(gè)啥，前面說(shuō)了，我們有：粒子，以及作為粒子狀態(tài)的量子。那么，廣義相對(duì)論就是為大家造了一口鍋，就是引力場(chǎng)，而這口鍋呢，是一塊繃緊的彈力布做的鍋，在這口鍋里，粒子就像玻璃滾珠一樣轉(zhuǎn)動(dòng)，質(zhì)量大的珠子會(huì)壓出坑，形成了引力場(chǎng)。要是珠子蹦一下，這塊繃緊的彈力布就會(huì)顫一顫，遠(yuǎn)處的珠子也會(huì)跟著動(dòng)兩下，這就是引力波。

這么看來(lái)，愛(ài)因斯坦是真牛了，但這對(duì)量子學(xué)派卻不是好消息，因?yàn)?，?biāo)準(zhǔn)模型里沒(méi)有“引力”，解釋不了引力場(chǎng)。換句話說(shuō)，到目前為止，最牛的還是愛(ài)因斯坦，我的狹義相對(duì)論跟你的量子場(chǎng)論兼容，我的廣義相對(duì)論，你量子場(chǎng)論卻解釋不了，這真是，無(wú)話可說(shuō)了。

（4）彈力布上的彈力纖維：弦

但，一統(tǒng)江湖，江湖一統(tǒng)，大?？偸窍胗靡粋€(gè)模型統(tǒng)一所有，也就是想把量子、引力、作用都統(tǒng)一到一個(gè)模型里來(lái)，就好比用一個(gè)模型把鍋，彈力布，珠子，珠子的性質(zhì)都包括了。愛(ài)因斯坦晚年一直致力于此，可惜，沒(méi)有啥成果。

這時(shí)候就輪到弦論出場(chǎng)了，好吧，這個(gè)事其實(shí)就是，你看，鍋是一個(gè)維度、布是一個(gè)維度、珠子是一個(gè)維度、珠子的性質(zhì)又是一個(gè)維度、他們之間怎么聯(lián)系起來(lái)，再添加一些維度，是這樣，這樣，然后這樣，又多了若干個(gè)維度。

原來(lái)呢，愛(ài)因斯坦用黎曼幾何建立了引力場(chǎng)理論。這個(gè)黎曼幾何呢，就是研究彈力布的幾何，后來(lái)演化為微分幾何。微分幾何呢，就是把幾何的東西變成代數(shù)、微積分一樣的形式來(lái)研究了。這樣呢，引力場(chǎng)里的空間呢，就變成了弦了、薄膜。就像一塊布上的一根根布纖維一樣，而粒子，你大概可以把它看做是攪在一起的線團(tuán)。這樣呢，就把布、粒子、統(tǒng)一在一個(gè)模型中啦，這也就是為啥微分幾何大師丘成桐也參與最近的楊振寧大決戰(zhàn)其中的原因了。

弦的世界我不懂

總之呢，這就是個(gè)一鍋燴的東西了，超出了人類的理解極限，根本就無(wú)法理解了，就不說(shuō)了。

楊老對(duì)弦論也似乎敬而遠(yuǎn)之了，因此，才說(shuō)了，還缺少一個(gè)數(shù)學(xué)之美，你不能把事情搞得太復(fù)雜了，數(shù)學(xué)之美就是簡(jiǎn)潔，一針見(jiàn)血。那么，大型對(duì)撞機(jī)跟弦有關(guān)系嗎？天曉得，咱是不動(dòng)了。

其實(shí)，你說(shuō)這個(gè)大一統(tǒng)理論是不是有點(diǎn)偏執(zhí)，有點(diǎn)鉆牛角了，你說(shuō)，鍋就是鍋，布就是布，珠子就是珠子，只不過(guò)碰巧放到你這塊布上了，你非要統(tǒng)一起來(lái)說(shuō)，這個(gè)是不是有點(diǎn)為了什么而為了的意思呢，好吧，你牛，墻都不扶舅服你。