审美:物理学前进的动力

我和我在基础物理学界的同事们是爱因斯坦的理性的后继人,乐于自认为我们是在探求美。 有些物理方程丑得让人不愿多看一眼,更不用说 把它们写下来了。毫无疑问,终极设计只会用美的方程来设计这个宇宙丨

我们宣称,如果有两个都可用来描述自然的方程,我们总要选择能激起我们的审美感受的那一个。“让我们先来关心美吧,真用不着我们操心!”

这就是基础物理学家们的呼声。

读者也许会把物理看成一个具有精确预言性, 而不适于审美沉思的科学。其实,审美事实已经成了当代物理学的驱动力。物理学家已经发现了某些奇妙的东西:大自然在最基础的水平上是按美来设计的。我希望与你们分享的正是这种奇妙的感受。

地方法规与宪法原则

在一些物理书中,被滥用的“物理定律”一 词的含意肯定被误解了。

在民法中,人们要区分地方法规和宪法原则。 在物理学中也一样,有必要区分这样那样的定律。 例如胡克定律,它表明拉伸一个金属弹簧所需的力正比于弹簧被拉伸的量。这是一个唯象学定律的例子,是观察到的经验规律的一个简单陈述。

在本世纪30年代,金属理论问世了,胡克定律就可用金属中原子间的电磁相互作用来解释。胡克定律只针对一个特定的现象,而对支配电磁学的基本定律的理解则可使我们能够解释各种迷惑人的现象。

在中学学到象胡克定律一类的东西时,我得到这样一个印象:物理学家们试图找到尽可能多的定律去解释物理世界中所观察到的每一现象。 其实,事实正好相反,我和我在基础物理学界的同事们是正在朝使定律尽可能少的方向努力。基础物理学家的雄心是,用单个基本定律去取代大 量的唯象学定律,以达到对自然的统一描述。当然,唯象学定律和基础学定律之间的区别并无明显界线。爱因斯坦把一度被认为是基础的牛顿的引力定律取来,作为他的引力理论的唯象学的表现。但是,一些理论物理学家最近证明,爱因斯坦的理论可能出自一个更深的理论。无论物理学家们如何骄矜,被一代人尊为基础的东西,可能被后一代人认为是唯象的。

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