作者：李春生丨@一只大象x西風(fēng)歪馬（書房記專欄作者）

近來，一篇《楊振寧的最后一戰(zhàn)》文章成了熱點,。奇怪的是,，作者醋醋同學(xué)放過了始作俑者粒子物理學(xué)，卻把一個'幫兇'——弦理論當(dāng)成了'罪魁禍?zhǔn)?#39;,。

問題是,，粒子物理學(xué)是個什么鬼？

粒子物理學(xué)的定義：是研究組成物質(zhì)和射線的基本粒子以及它們之間相互作用的一個物理學(xué)分支,。由于許多基本粒子在大自然的一般條件下不存在或不單獨出現(xiàn),，物理學(xué)家只有使用粒子加速器在高能相撞的條件下才能生產(chǎn)和研究它們，因此粒子物理學(xué)也被稱為高能物理學(xué),。

高能物理學(xué)又是個什么鬼,？

高能物理學(xué)又稱粒子物理學(xué)或基本粒子物理學(xué)，它是物理學(xué)的一個分支學(xué)科,，研究比原子核更深層次的微觀世界中物質(zhì)的結(jié)構(gòu)性質(zhì),，和在很高的能量下，這些物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象,，以及產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因和規(guī)律,。所謂的高能就是通過加速原子以及亞原子粒子的碰撞來發(fā)現(xiàn)構(gòu)成原子的物質(zhì)形態(tài)和相互作用機制。通過高能撞擊,，發(fā)現(xiàn)新的物質(zhì),，構(gòu)建了一個粒子標(biāo)準(zhǔn)模型。高能物理事實上是粒子物理學(xué)發(fā)現(xiàn)微觀世界的方法,。

我們來捋順一下關(guān)系,。高能物理屬于粒子物理學(xué)，粒子物理學(xué)屬于量子力學(xué),。事實上,，粒子物理學(xué)就是量子力學(xué)，量子力學(xué)就是粒子物理學(xué),。粒子加速器是量子力學(xué)發(fā)現(xiàn)微觀世界奧秘的工具,。應(yīng)不應(yīng)該建粒子對撞機本應(yīng)是量子力學(xué)的事兒，為什么醋醋的《楊振寧的最后一戰(zhàn)》矛頭對準(zhǔn)的卻是弦理論呢,？我們還是了解一下粒子說的前世今生吧,。

古希臘人認(rèn)為物質(zhì)的最小構(gòu)成單位是'原子'構(gòu)成。德謨克利特認(rèn)為，用一把最薄的刀片切割面包,，最終一定會分離出最小的面包塊——粒子——'原子',。問題是，空氣中飄浮著看不見,、摸不著的香味兒是事實存在的,，和放進口中的面包的味道是一樣的，它們是'原子'嗎,？什么樣的刀片切割出最基本的'原子'呢,？

隨著科學(xué)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)原子并不是物質(zhì)的最小構(gòu)成單位,，原子由更小的單位構(gòu)成,。按照波動說的經(jīng)典電動力學(xué)，輻射是不同的電磁波,。按照粒子說,，輻射是不同的粒子。問題是,，構(gòu)成原子的物質(zhì)也是一種粒子還是波呢,？如果構(gòu)成原子的物質(zhì)也是一種粒子，那么如何發(fā)現(xiàn)這些更小的'基本粒子'呢,？

打開原子的果核

1897年,，英國物理學(xué)家約瑟夫·約翰·湯姆遜發(fā)現(xiàn)陰極射線可以被磁力偏折。他認(rèn)為這些陰極射線不是以太波,，而是帶負(fù)電的物質(zhì)粒子——電子，這是發(fā)現(xiàn)的第一種'基本粒子',。

1919年,，新西蘭物理學(xué)家歐內(nèi)斯特·盧瑟福發(fā)現(xiàn)用α粒子轟擊氮核的實驗時，從氮核中打出了一種粒子,。把這種粒子引進電場和磁場中,，根據(jù)它在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)，測出了它的質(zhì)量和電量,，確定它就是氫原子核,。它的電荷量為一個單位，質(zhì)量也為一個單位,，盧瑟福將之命名為質(zhì)子,。

1932年英國物理學(xué)家查德威克發(fā)現(xiàn)了中子。

通過質(zhì)子,、中子和電子的發(fā)現(xiàn),，人們認(rèn)識到原子核是由質(zhì)子、中子和電子構(gòu)成。隨著觀測技術(shù)的進步,，人們隱約發(fā)現(xiàn)質(zhì)子和中子內(nèi)部也是有幾個粒狀物質(zhì)構(gòu)成,。怎樣分離出怎樣分割出最基本的'粒子'呢？

人類的方法是敲開這個原子的'果核',，敲碎'粒子'看看會得到什么碎片,。于是，各式各樣的粒子對撞機出現(xiàn)了,，隨著功率的不斷加大,，這些建造工程難度也越來越大，也越來越昂貴,，隨著不斷的撞擊,，越來越多的'碎片'被'制造'出來。1950年代和60年代中許多新的'粒子'被發(fā)現(xiàn),，它們被統(tǒng)稱為'粒子動物園',。粒子標(biāo)準(zhǔn)模型由此建立。

標(biāo)準(zhǔn)模型理論（SM）是一套描述強力,、弱力及電磁力這三種基本力及組成所有物質(zhì)的基本粒子的理論，以楊（振寧）-米爾斯方程為核心（請注意?。,。?/strong>下一篇文章解讀）,，又稱為規(guī)范對稱場論,。

原子是一個奇怪的果核，敲碎了一層,，下面還有一層,。每一層都是一個未知的領(lǐng)域。除了質(zhì)子,、中子和夸克之外,，其他通過撞擊而得到無數(shù)種轉(zhuǎn)瞬即逝的'粒子'帶給我們更多的是困惑。是什么力量將質(zhì)子,、中子和電子束縛在原子核中呢,？這種力是什么？力是一種物質(zhì)實體嗎,？

按照粒子說的思路,，宇宙中的各種基本作用力也是不同的粒子——信使粒子來傳遞，稱作玻色子,。

玻色子有：

膠子- 強相互作用的媒介粒子,，有8種

光子- 電磁相互作用的媒介粒子,，1種

W 及 Z 玻色子 - 弱相互作用的媒介粒子，有3種

引力子 –引力的作用媒介粒子,，1種

構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子稱作費米子,。分為三個'世代'。第一代包括電子,、上及下夸克及電子中微子,。所有普通物質(zhì)都是由這一代的粒子所組成；第二及第三代粒子只能在高能量實驗中制造出來,，會在短時間內(nèi)衰變成第一代粒子（請注意?。Ｃ恳淮牧Ｗ游ㄒ坏姆謩e就是它們的質(zhì)量,。

標(biāo)準(zhǔn)模型中62種基本粒子,。好像它們本來就在那里等待我們發(fā)現(xiàn)一樣。但是,，事實并非如此,。除了質(zhì)子、中子,、夸克,、電子和光子，其他費米子和玻色子這些所謂的粒子在自然界中并不存在,，它們都只是由高能量實驗中制造出來,。也就是說，粒子加速器'發(fā)現(xiàn)'的'粒子'在客觀世界里根本就不存在,！還有,，粒子標(biāo)準(zhǔn)模型竟然無法發(fā)現(xiàn)本應(yīng)無處不在的引力子，一個無法解釋引力的理論還算是一個自洽的理論嗎,？

我們知道,，物理理論的建立為解釋客觀世界而存在，如果這些理論由數(shù)學(xué)推導(dǎo)而建立,，用實驗來驗證。但是,，當(dāng)這些實驗的驗證與客觀世界無關(guān),，這些所謂的實驗驗證根本就不能算作經(jīng)過了實驗驗證！所以,，現(xiàn)在的量子力學(xué)完全脫離了客觀現(xiàn)實,。

有趣兒的是，這篇文章的矛頭并沒有針對量子力學(xué),、粒子物理學(xué)和的高能物理學(xué),，而是將矛頭對準(zhǔn)了大多數(shù)人并不熟悉的弦理論。拿弦理論來出氣！這是怎么回事兒呢,？這就好比毛驢干錯了事兒,，鞭子卻抽到了豬身上。

真相會讓人驚掉了下巴,。真相之一是：弦理論其實也是一種量子力學(xué),！

絕大多數(shù)人不知道的是，同量子力學(xué)一樣,，弦理論也是一個解析光,、電子和亞原子粒子的微觀理論，弦理論和量子力學(xué)的研究領(lǐng)域完全重疊,。

弦理論認(rèn)為宇宙的基本構(gòu)成要素不是點粒子,，而是有點兒像橡皮筋的上下振動著的一堆絲線。 [B·格林,，《宇宙的琴弦》,，湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2007年,，第136頁],。

依照弦理論，一個基本'粒子'的性質(zhì)——它的質(zhì)量和不同的力荷——是由它內(nèi)部的弦產(chǎn)生的精確的共振模式?jīng)Q定的,。弦與粒子質(zhì)量的關(guān)聯(lián)很容易理解,。弦的某個振動模式的能量取決于它的振幅（峰谷的最大相對位移）和波長（相鄰兩個峰或谷之間的距離），振幅大的和波長小的,，能量較大……大能量意味著大質(zhì)量,，大質(zhì)量也就是大能量。質(zhì)量較大的粒子所具有的弦振動較劇烈,，質(zhì)量小的粒子所具有的弦振動較輕柔,。［B·格林，《宇宙的琴弦》,，湖南科學(xué)技術(shù)出版社,，2007年，第136頁~144頁,。

它（弦理論）宣布所有物質(zhì)和力的'基元'都是相同的,。每個基本粒子都由一根弦組成，一個粒子就是一根弦,，而所有的弦都是絕對相同的,。粒子之間的區(qū)別是因為各自的弦在經(jīng)歷著不同的共振模式。[B·格林,，《宇宙的琴弦》,，第145頁]

我們以后還是繼續(xù)習(xí)慣地講基本粒子,，不過它的意思總是'一根根振動的弦'。[B·格林,，《宇宙的琴弦》,，第146頁]

量子力學(xué)有一個粒子的標(biāo)準(zhǔn)模型，弦理論也構(gòu)建了一個弦的標(biāo)準(zhǔn)模型,，粒子標(biāo)準(zhǔn)模型中的每一種粒子都有一個不同振動模式的弦一對一地替代,。例如標(biāo)準(zhǔn)模型有引力子，弦理論也有相對應(yīng)的引力弦,。事實上,，弦理論是一種地地道道的量子力學(xué)，即弦理論是一個認(rèn)為量子是弦的量子力學(xué),。換句話說,，弦理論想要構(gòu)建一個終極理論，事實上,，弦理論的建立就是來替代量子力學(xué)的,。因此，粒子學(xué)家們非常反感和排斥弦理論,，認(rèn)為它根本算不上一個物理理論,。

弦理論怎么'摻和'到粒子加速器項目的呢,？

弦理論認(rèn)為：弦是真正基本的東西——是古希臘人的'原子',，在古希臘人本來的意義上，它就是不可分的基元……弦就是弦,，沒有比它更基本的東西,，所以不能把它描述成由別的任何物質(zhì)組成的東西……除了開弦，還有一種閉弦,。這些閉合的弦一般是普朗克長度的尺度,，大約是原子核的1萬億億分之一……即使在亞原子粒子的尺度上看，弦也實在太小太小了,，我們需要用加速器來把物質(zhì)的能量比以前做的提高大約1000億倍,，才能直接解釋他們是弦而不是點粒子。[B·格林,，《宇宙的琴弦》,，第141頁]

問題很清楚，志在統(tǒng)一量子力學(xué)和相對論的弦理論當(dāng)然要和量子力學(xué)一樣砸開原子的'果核',，方法同樣是撞擊。

還有一個問題,。根據(jù)粒子標(biāo)準(zhǔn)模型,，物質(zhì)的來源不是由更小的有質(zhì)量的粒子構(gòu)成,，而是由無質(zhì)量的上帝粒子——希格斯粒子通過相互作用構(gòu)成。粒子學(xué)家們聲稱,，發(fā)現(xiàn)了上帝粒子,，微觀世界的奧秘就能解開。

2008年,，歐洲核子研究組織CERN的至今為止世界上最大的粒子加速器——大型強子對撞器（LHC）開始運作,。粒子學(xué)家們聲稱CMS實驗證實了希格斯粒子的存在。問題來了,，微觀世界奧秘的解開了嗎,？但是并沒有！打臉??！事實上，量子力學(xué)陷入了困境,。

出路在哪兒呢,？

既然量子力學(xué)和弦理論的思路相同，那就沒有理由不放下分歧合作發(fā)展,，于是,，粒子學(xué)家和弦學(xué)家這兩個'死對頭'開始合作了。所以才有了弦理論學(xué)者四處活動,，'忽悠'各國出錢出力建設(shè)粒子對撞機（弦學(xué)家們一般稱之為加速器）,。

到底存在幾種量子力學(xué)呢？

我們一直認(rèn)為量子（光,、電和亞原子粒子）具有波粒二象性,，量子既是粒子，也是波,。但是,，當(dāng)弦理論于20世紀(jì)80年代橫空出世以后，這個答案早已經(jīng)過時了,。弦理論認(rèn)為量子既不是粒子也不是波,，而是不同振動模式的弦。因此,，目前的量子不再是具有波粒二象性,，而是具有了波、粒,、弦三象性,。尷尬的是，對同一只動物,，我們能說它是鹿,，是馬,，又是驢嗎？

事實上,，還有一種量子力學(xué),。

我們知道，經(jīng)典物理學(xué)有解析光的經(jīng)典光學(xué)和解析電子的經(jīng)典電動力學(xué),，還有解析亞原子粒子的核物理學(xué),，這三個理論解析的對象都是量子，因此,，都可以稱之為量子力學(xué),。也就是說，經(jīng)典物理學(xué)的量子理論是一個認(rèn)為量子是波的量子力學(xué),。事實上,，經(jīng)典物理學(xué)是一個涵蓋了宏觀和微觀領(lǐng)域的綜合理論。

問題來了,，如果經(jīng)典物理學(xué)和弦理論都是量子力學(xué),，那么，現(xiàn)在的量子力學(xué)又是什么理論,？

我們知道,，當(dāng)今的為什么量子學(xué)家們都自稱為粒子學(xué)家，事實上,，目前所謂的量子力學(xué)只是一個認(rèn)為量子是粒子的粒子物理學(xué),。

問題是，在微觀領(lǐng)域存在經(jīng)典量子理論,、弦理論和粒子物理學(xué)三個完全不同的量子力學(xué),；在宏觀領(lǐng)域，存在經(jīng)典物理學(xué),、狹義相對論和廣義相對論三種理論,。哪一種理論正確呢？理論物理學(xué)如何走到今天的混亂局面的呢,？

更大的加速器能夠發(fā)現(xiàn)微觀世界的奧秘嗎,？

事實上，沒有人能夠回答這個問題,。我們可以參考一下一些物理學(xué)家的觀點,。

弦理論學(xué)家們認(rèn)為：如果沒有很大的技術(shù)突破，我們永遠(yuǎn)不可能聚焦到能直接看到一根根弦的小尺度上來,，物理學(xué)家們可以用幾英里大的加速器探測100億億分之一米大小的尺度,。探測更小的尺度需要更高的能量。這意味著把能量聚集到單個粒子的機器，也應(yīng)該更大,，由于普朗克長度比我們今天能達到的最小尺度低17個量級,，用今天的技術(shù)，要銀河系那么大的加速器才能直接看見一根一根弦,。實際上，特拉維夫大學(xué)的努辛諾夫（Shmuel Nussinov）已經(jīng)證明,，這個基本的直觀尺度的粗略估計似乎太樂觀了,，他更詳細(xì)的研究表明，我們需要的加速器該有整個宇宙那么大,。'［B·格林,，《宇宙的琴弦》，第217頁］

請注意,，《宇宙的琴弦》的作者格林正是積極為超級加速器游說的那位格林先生。

回到最初的問題,，為什么醋醋的《xxx的最后一戰(zhàn)》矛頭對準(zhǔn)的不是量子力學(xué)而是弦理論,？

原因很簡單，沒有人敢質(zhì)疑偉大的量子力學(xué)和相對論,，凡是質(zhì)疑這兩個理論的人都被貼上'民科'的標(biāo)簽,。所以，只敢將矛頭指向沒有幾個人了解的弦理論,。

因為沒有人敢于質(zhì)疑量子力學(xué),，所以，沒有幾個人意識到,，楊先生的反對,，意味著他質(zhì)疑的是量子力學(xué)，更沒有幾個人意識到他質(zhì)疑量子力學(xué)意味著他否定了自己一生的理論成果,。

尤瓦爾·赫拉利指出：'尊重知識、聽取學(xué)者意見很好,，但發(fā)展到崇拜任何人的程度都很危險,，包括崇拜學(xué)者。一個人一旦被推崇為先知或權(quán)威,，他（她）自己都可能信以為真,，進而變得驕傲自大，甚至陷入瘋狂,。對追隨者而言,，一旦他們信奉某人為權(quán)威，便會自我設(shè)限,，停止努力,，只期待著偶像來告訴他們?nèi)繂栴}的答案和解決方法,。即使答案是錯誤的,、方法是糟糕的,，他們也會通盤接受。'

我們面對（科學(xué)先賢們）不朽的理性群碑,，也就是面對永恒的科學(xué)靈魂,。在這些靈魂面前，我們不是要頂禮膜拜,，而是要認(rèn)真研習(xí)解讀,，讀出歷史的價值，讀出時代的精神,，把握科學(xué)的靈魂,，我們要不斷地吸取深蘊其中的科學(xué)精神，科學(xué)思想和科學(xué)方法,，并使之成為推動我們前進的偉大精神力量,。［牛頓，《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》,，弁言第5~6頁］科學(xué)的精神是什么,？那就是敢于質(zhì)疑權(quán)威的勇氣和對一切事物保持好奇的眼光。智慧從懷疑開始,，真正的科學(xué)精神是理性,、懷疑、批判和實證,。終極理論不會是一個全新的理論,，它就藏在現(xiàn)有的理論之中，當(dāng)我們以客觀邏輯為工具,，就能在錯綜復(fù)雜的觀點中找出宇宙真實的脈絡(luò)。

先賢們幾千年積攢下來的思想成果滋養(yǎng)了我們的智慧,，他們點亮了一個又一個燈塔,，指引著人類的發(fā)展方向。沒有人的觀點全部正確,，也沒有人的觀點一無是處,。有些觀點后來被事實證明是一個個錯誤，那也是他們在錯誤的地方樹立起了一個個指引正確航道的航標(biāo)燈,。

我們應(yīng)當(dāng)時刻提醒自己，批判性思維是我們避免誤入歧途的重要保證,。我們身處在同一個宇宙,，所以,，我們只需要一種可以解析所有疑惑的物理理論,，這個物理理論必須沒有邏輯矛盾和邏輯缺陷,，可以完美的描述我們這個宇宙的運作細(xì)節(jié),，并以此為基礎(chǔ)展望宇宙的未來。真相總是樸實的,，真理總是簡潔的。有時,，對有些問題,，我們并不缺乏揭示真相的能力，更多的時候我們?nèi)狈Φ氖敲鎸κ聦嵉挠職?/strong>,。