正常人都可以理解的物理科普第十三部分
贝尔
贝尔拿到了上帝管制经典世界的法器。我们可以用它来判断，粒子倒底服不服经典定律的管制？贝尔相信，爱因斯坦的世界是靠谱的，她客观、实在、独立，严守物理法则，不以人的观测为转移！理论物理学家有了解决方案，剩下的事，就看实验物理学家的了。
实验物理学家掂了掂公式，略一沉吟，果断做了个决定：等。
等什么？技术进步。因为实验条件要求太高。这一等，就到了20世纪70年代。技术条件刚刚允许起步，物理学家们就迫不及待地开始了艰难的检验。
在伯克利、哈佛、德克萨斯等地，人们利用原子产生“关联光子对”——也就是亲密接触后分了手的小小和圆圆，它们的物理量（包括偏振方向）也是对称、反对称的关系。小小和圆圆出发后，我们再用偏振器拦路收费，统计闯关光子数，就可以检验协作度了。偏振器滤光原理在上部说得很详细，这里就不啰嗦了。可以说，这是一个相当巧妙的设计。但是，由于技术所限，只能直接搞到“夫唱妇随”的情况，其他情报要靠推理转手搞到。让人心里很不踏实。不过，更不踏实的是，实验结果隐隐偏向玻尔！实际上，偏向谁，都让人不爽。经典世界的踏实感引人神往，而量子论的强悍功能也令人迷恋。
世界真的那样玄幻吗？！大家很想知道，也很怕知道，迫切而又忐忑，就像即将打开一个魔瓶，你不知道放出来的东西是来顶你的还是来毁你的。所以，对那个不怎么靠谱的实验结果，人们心情很复杂：侥幸？不安？失落？不甘……或许都有。然而，任何情绪都挡不住人类的好奇心和追寻真相的勇气！面对魔瓶，大家不仅没有犹豫不前，反而急不可耐地搞起了开瓶比赛。这回，法国实验物理学家阿斯派克特（Alain Aspect）拔得了头筹。
阿斯是个纯粹的人。他1947年生于法国西南部浪漫的阿让，大学毕业后做了一件浪漫的事：去非洲喀麦隆做社会工作。其间，自修量子力学，对EPR实验搞不定这事儿耿耿于怀，于是去更浪漫的巴黎大学攻读物理博士，直奔那个纯粹的目标：搞定EPR实验。他做到了。
物理学史太过宏大，在有限的篇幅里，我们只能粗线条地了解一下物理学的大事记，所领略的，大都是理论物理学家的鸿篇巨制。其实，实验物理学家的华章巨献，读起来也是荡气回肠。接下来，我们就借这次实验，膜拜一下实验天才的华丽风姿。
想要得到靠谱的实验结果，阿斯派克特有太多难关要闯，时间关系，这里我们就观摩两关。
其一，光子对“乱点鸳鸯谱”的问题。
一说到量子物理实验，我们马上会联想到“高大上”的材料、仪器什么的，其实不尽然。比方说早期EPR实验，用紫外光照射钙原子，让电子跃迁，扔出一对纠缠的光子：一绿一紫。钙原子是哪儿来的呢？居然是把骨头、石灰石、粉笔头之类的垃圾放在烘箱里爆烤，产生含钙气体。然而，这种手法有明显缺陷：光子对产生率太小，只有百万分之一。更严重的是，光子对被发射出来后，方向完全不确定，乱七八糟，你根本就没法分出谁是谁的谁，所以搞得实验结果很可疑。
阿斯的办法是，找到一种晶体，它是神射手，可以定向发射光子。这类晶体，其实并不难找，甚至随处可见，比方说镜子，它收到光子后，多是以反射的形式把光子发射出去。如果你看过上部，那么，对波粒大战中马吕斯的魔法石——冰洲石应该记忆犹新，它可以把光劈成两种偏振，于是，我们用它看东西，都是“双眼皮”的、也是基本定向的。然而，这些光子只是偏振方向不同，而不是纠缠的光子对。
阿斯找到了他要的神射手：硼酸钡、碘酸锂。用强度足够的激光照射之（刚好那时激光技术可以满足要求了），它们会射出纠缠的光子对，而且，发射角度差不多是固定的：小小总是朝这个方向，而圆圆总是朝那个方向，这样，就大大降低了乱点鸳鸯谱的概率。
其二，光子对、仪器“传信密谋”的问题。
如果不同方向的检测器之间、光子对之间可以传递信息（比方说检测角度、偏振方向等），合谋给出一个实验结果，那么，人类就被它们给耍惨了。怎么办呢？
嗯，实验的目的，是看粒子行为是否受经典定律管制。而贝尔不等式是经典世界的禁令。所以，也应该按照“定域性”的经典认识，来避免它们之间传信。
玩儿隐变量的玻姆有个好主意：光子飞行时，不断改变检测器的方向，这样，光子直到通过检测器时，才知道检测器的方向，来不及向同伙泄密。但是，有个关键的技术问题——速度。
检测器之间的距离，相对光速来讲，简直短到可以忽略不计。假如检测器之间、光子之间以光速传递信息，那是瞬间就到，防不胜防啊！这就提出了两点要求：一是检测器变换角度应该是随机的，这样它们之间就不会有默契；二是检测器变换角度的速度够快，让它们来不及把信息传递给同伙。但是你知道，机械的东西随机起来很不容易，达到实验要求的速度就更不容易，相机的快门够快了吧？用在这个实验里就弱爆了。因为检测器要每秒变换角度几百万次，才可以防止光速传信。什么机械变角能达到这个速度？！打着灯笼都找不到这种东西。
但阿斯没打灯笼，就找到了一种好用便宜量又足的材料：水。
上部说过，光通过透明介质的面会被折射。如果温度、密度恒定，那么，从固定角度入射的光，也会以固定的角度折射。同时，不同密度的介质，都有个临界角，光以这个角度入射，会发生全反射，只要角度稍有改变，光就会穿过介质表面，折射出去。阿斯的方案是，快速挤压水体，形成压力波，瞬间改变水的密度，让临界角快速切换，光子就会在全反射和可透射之间切换。被反射，就到偏振器A，被透射，就到偏振器B。可是，什么东西能每秒钟几百万次地挤压水呢？如果有这种机械，还不如直接让它去给检测器变角了！是吧？
然而，阿斯又给出一个意外的答案，他的办法，虽然不是直接给检测器变角，却能让光子路线每秒钟变角2500万次——你没看错，是2500万次（后来提高到1亿次）。用的是类似扬声器振动的原理。音波振动频率比快门可快多了。不过阿斯用的不是声波，而是变频器，通电后，就极速变形（也叫高频振动），挤压水体。水体的变化，让临界角快速切换，也让偏振器随之变角。虽然这种变化不是随机的，而是有规律的，但是，光子的发射是随机的，这就让它们到达偏振器时，不一定赶上哪个角度，加上变角速度快，先到偏振器的光子，根本就来不及通知同伙，串通合谋。狗不如的光子对、检测器们背叛人类天大的信任和深恩的栽培，妄图以光速通信密谋的恶毒计划，就这样可耻地破产了！
蜂拥而至的技术难题被各个击破了，实验室顿时和谐起来，阿斯派克特的一系列实验大获成功，观测的判笔在经典物理上打了个大红×——粒子们不服贝尔不等式的管制，一次一次突破底线！爱因斯坦的温馨家园沦陷了！隐变量遭遇了漫长的严冬——南极的。
这个实验结果，虽然没有推翻世界的实在性、客观性，但定域性失守了。不管相隔多远，粒子们真的可以即时协调，在对我们玩儿随机坍缩的同时，还跟远在天涯海角的同伙保持不可思议的高度协作！它们没有剧透这都是怎么做到的，只告诉我们：世界不是定域实在的，至少不是定域的！
玻尔赢了漂亮的一局。虽然他那含糊的“妖术力”仍为人们所诟病。
1982年12月，阿斯和他的小伙伴把实验报告发表在《物理评论》上。物理界的反应是：无语。不动口，只动手。大家纷纷改进阿斯实验，用尽各种新技术、新招数，得出的结果纷纷突破贝尔不等式，比它的预测偏离5个、8个标准方差，有的竟然偏了30个标准方差！
是的，无语。你能说些什么呢？丢了定域性，客观性也受到威胁，任谁心里都没底。实验之前，量子力学在数学上、应用上已经所向披靡，令人无法怀疑它的正确性。我们纠结的，在于“透过数学看世界”。大家拿出各种解释，去附会数学结果，企图认清世界的本质，或者企图维护自己心中的那个世界。同志们心里都清楚，量子力学将揭示的世界，可能会取代我们经验里的这个温馨家园，摧毁我们的三观，让我们在这个寂寥空漠的宇宙中，更感无根可系、无枝可依。你以为玻尔就希望世界不客观、不实在吗？你回头看看他对EPR的解释，那遮遮掩掩的神秘骚扰，“不是物理上的真实的超距作用”、“不违反相对论”……在玻尔的潜意识中，他分明就是爱因斯坦的同伙！他也怕失去那个踏实可信的世界！所以，这个勇敢的探索者在“对于世界我们能描述什么”的问题上停步，拒绝去追问“世界的本质是什么”。
所以，很多科学家不愿面量子论数学背后的世界。他们故作潇洒地说，好用你就用，管它是什么！
作为一个物理学家，不去想世界是什么，这就像一个不择手段爬上高位的政客，一脸真诚地宣布自己其实淡泊名利一样。
作为一个物理学家，不去想世界是什么，这就像一个不择手段爬上高位的政客，一脸真诚地宣布自己其实淡泊名利一样。就算全世界信了，他自己也不信。
现在，在“世界是否定域”的关键性质上，贝尔不等式给出了判决标准，而阿斯派克特实验依法做出了判决。我们能做的，就是什么也不说，尝试着接受这个结果，习惯新的世界。
爱因斯坦
1955年，老爱用自己的离开，终结了伟大的世纪论战。27年后，阿斯派克特实验似乎给这场论战做了个迟到的了断。
然而，尘埃并未落定。
爱因斯坦反对哥本哈根解释的核心，不是因果性，不是概率，而是“实在性”。他的宇宙，是独立于观测的，客观、真实存在的宇宙。
只有一个人读懂了这个核心。没错，他是泡利。
泡利综合分析了爱因斯坦的观点，告诉玻恩：老爱并不像大家以为的那样，认定“决定论”是基本的，他的出发点是“实在性”，而不是“确定性”，他认为电子本来就有自己的物理量，不管你测不测量。接着，泡利道破了一个让玻恩啼笑皆非的事实：你们树立了一个假想的爱因斯坦，再去把他打倒，以显示自己武功盖世。分析造成这个误会的原因，多半是“上帝不掷骰子”这句夺人眼球的广告词太深入人心了，以至于让大家以为这才是他的根本认识。
我们回头看看EPR实验，小小和圆圆怎么才能实现神迹般的亲密协作呢？有两种方式：
A.观测之前，它们不是客观存在，而是一缕概率波，没有确定的物理量，在观测的那一瞬，小小坍缩为左，而圆圆坍缩为右。
B.它们是客观存在，有物理量，同时，存在一种不受距离限制的即时互动方式，以保持高度协作。
以上两者，只要做到其一，就可以突破贝尔不等式，得到阿斯派克特实验的结果。现在，实验结果强迫我们做出选择：要么放弃实在性，要么放弃定域性。贝尔怎么看？贝尔选择放弃局域性。他崇尚爱因斯坦的世界——即使无人观测，这个世界依然是实际存在的。
1990年，62岁的贝尔突发脑溢血逝世，他不知道，那年他被提名诺奖。阿斯和另外两名实验物理学家也曾被提名2011年诺奖，但未获成功。不过，2010年，他们三位获沃尔夫物理奖。这是诺奖之外，最重要的物理学奖之一。
阿斯派克特实验毁三观的影响力，大概可以媲美迈克尔逊-莫雷实验。不过，MM实验进行到今天，经过不断改进，已经没有设计缺陷，它的结果，是定论。而阿斯实验的设计，由于某些技术尚未达到理想水平，所以并非十全十美，似乎，经典世界还存在一丝翻盘的希望。不过，多数物理学家认为，即使将来技术能力够用了，也搞不出相反的结果。
让人纠结的是，我们手里有N个解释——哥本哈根、MWI、退相干、DH、GRW、QSD、CSL、系综、交易等等各种解释，都可以描述量子行为，包括EPR实验结果。究竟谁是对的？可以肯定的是，至多只有一个是对的，或者，答案根本不在其中。上世纪70年代末，年逾古稀的狄拉克说，证明一个解释，要比建立一个方程组困难得多。这是天才的叹息。
普朗克、爱因斯坦、玻尔、海森堡、薛定谔、狄拉克、玻恩、徳布罗意、泡利、约当、索末菲（这个名单远未结束）……他们发现了神奇的量子行为，创建了伟大的量子力学，却发现，他们的发现无法解释。量子力学拥有最强悍、最毋庸置疑的数学形式，但叠加态、波函数坍缩仍然迷雾重重。最主流的解释，在质疑中也是首当其冲：观测之前，宇宙中不存在什么物理量，它只是无数可能的叠加，那么，观测者又是如何出现的呢？宇宙的本质是什么……饱受这些困惑折磨的，是这个星球上最智慧的天才。
以玻尔为代表的部分物理学家号召：不要去想什么量子世界，因为它不存在。宇宙就是这样，对于它，我们只要描述可以描述的，就OK了。而量子力学已经做到了。问题解决了。
但另一部分物理学家可不这么看。盖尔曼说，玻尔对整整一代物理学家洗了脑，以为问题已经解决了。我们知道，伟大的玻尔有这个影响力。然而，即便如此，也不能证明玻尔给大家灌输的是错误认识。
1955年4月18日凌晨1点多，76岁的爱因斯坦用德语嘀咕了几句，就留下一头雾水的夜班护士和抓耳挠腮的史学家，找牛爷、麦爷斗地主去了。玻尔十分悲伤，他说，老爱的成就“是丰富、多产的，超过整个文明史中的任何人。”他们是人生观、价值观的知音，却不是世界观的同盟。这是玻尔最大的人生遗憾。他认为，老爱游离于量子力学主流认识之外，对老爱而言，是个人的悲剧，而对量子物理学界来说，是失去了领袖和旗手。在老爱离开的日子，玻尔思考物理问题时，首先想到的是，老爱怎么看？1962年11月17日，77岁的玻尔突发心脏病逝世。他留在书房黑板上的最后一张图保存至今——爱因斯坦光盒。
论战还没有结束。因为谜底尚未揭开。
再玄奥的谜底，也挡不住人类无法抑制的好奇。基因不灭，探索不绝！在苦苦寻求理论突破的同时，人们也在用最笨、也是最有说服力的方法——实验，去探询量子世界，以期找到灵感，去破解叠加态、坍缩、观测等量子谜题。我们不知道能否最终找到真相，但可以肯定的是，我们正在不断逼近真相。
阿斯派克特实验显示，亲密接触后的粒子之间，确实存在不可思议的神秘关联——量子纠缠。野心勃勃的人类还没搞懂它们是怎么纠缠的，就在纠缠上玩儿出了许多花样，并琢磨利用纠缠实现某些疯狂的构想：量子通信（多远都即时，还保密）、量子计算（几分钟搞定全球计算机合作几百万年的工作）、物质传输（相当于瞬移）等等，实现任何一个，都是一场规模空前、影响空前的技术革命，都将给人类社会带来翻天覆地的巨变。不要怀疑，在科学面前，千万不要说“不可能”！
1997年，奥地利物理学家塞林格(Anton Zeilinger)团队首次成功实现了“量子态隐形传送”，也就是所谓的“瞬移”，只不过，这是利用量子纠缠，把小小的态转移到圆圆身上，而不是把小小本身转移过去。所以，有人喜欢管这玩意儿叫“量子心灵传送”。这种传送，不靠任何载体，也不携带任何能量，不违反相对论。值得一提的是，塞林格团队有个中国学生：潘建伟。次年，他们实现了纠缠态交换。量子通信技术萌芽了。接下来，就是想办法让纠缠分发和传输的距离更远。2004年，这个团队用光纤让纠缠态传输跨过多瑙河，达到600米。
潘建伟学成回国后，组织团队跟塞林格老师PK，双方都扔掉了光纤，比谁在自由空间传得更远。于是，量子通信距离的纪录不断被刷新：13公里、16公里……
2012年8月，潘建伟团队实现了百公里传输。仅仅是一个月后，塞林格团队就实现了143公里的传输。这都是在高干扰的地面实现的，同等条件下，如果把实验搬到太空，这个距离可以突破1000公里。量子通信卫星技术成为可能。
在对叠加态、坍缩的认识上，大家在竞相制备“薛定谔猫”。比什么呢？嗯，我们之所以看不到薛猫态，是因为粒子数越多，退相干越快，并且一观测就坍缩。所以，要比就比谁的尺寸大、时间长、观赏性强。1996年，实现了单个原子的猫态，用的是铍离子；2000年，利用超导量子干涉仪，使上亿个电子循环流动，实现了两个流向的叠加态，并且这个循环有人发那么粗，算是宏观系统了；2010年，美国国家标准技术研究所制备出光子的猫态；同年，美国80后物理学家奥康奈尔（Aaron Douglas O'Connell）制成全世界第一台量子机器——压电音叉，它有1013个原子，可处于振动与非振动的叠加态。鼓捣这些猫腻，虽然尺寸越来越大，但坚持的时间还不够长，多是靠超低温技术维持。如此看来，这项事业还处于修长城找砖块阶段。不过，这些成果已经足以让人振奋了。
所以，2010年，德国人得寸进尺地提出，要制备活体薛猫——叠加态的病毒。大致思路是，用“光镊技术”（聚焦激光束，形成光阱，可以操控小东西），让病毒与世隔绝，制备出活体叠加态。别以为这是做梦，该想法提出不久，美国奥斯丁大学的李统藏等人就真的使用光镊，完成了对微米级小球的操控和测量，2011年，他们又把小球温度冷却到1.5毫开尔文！那又怎么样呢？这说明，下一步，试着把小球冷却到基态，然后用病毒取而代之，一只活体薛猫就这样华丽丽地诞生了！拼了命去折腾一个病毒，是有多无聊啊？！其实不无聊，因为我们可以用它来做很多事，说一个最邪恶的：量子谋杀。我们把病毒搞成叠加态，然后用激光谋杀之……后面的事你知道了，这是“量子自杀”的改编版。这样搞法，会不会得到一个永生的病毒呢？谋杀个病毒给你兴奋成这样，一定很变态。好吧，让我们拭目以待！
在搞清观测方面，我们也是如饥似渴。2010年，几个科学家玩儿一个40微米长的压电材料，让它处于伸\缩的叠加态。然而，当他们想看看这个杰作时，叠加当场被破坏。猫可以有，但不可以看。郁闷。麻省大学的物理学家雅各布斯（Kurt Jacobs）出了个“看猫”的主意：弄一根微米级细丝，让它处于两个反向振动的叠加态，之后给它加点电荷。麦爷早说过，电荷振动会形成一个变化的电磁场。我们可以探测电磁场，就可以间接了解那根细丝的振动，还是不是两个反向叠加的。这就实现了探测宏观物体叠加态，而不退相干。这个想法还需要一些时间去实现。说到观测，还有一个模糊的成果，2002年，《物理评论》有篇论文，估算出量子退相干时间，远远短于神经元动作时间。这说明什么呢？好像是在暗示：坍缩神马的，跟我们大脑的神经活动没啥关系！不过，这样的结论，也要等更多的证据支持。
虽然量子之路仍然雾霾淫荡，虽然我们对量子世界的认识，仍然赖在社会主义初级阶段，但是，量子力学的应用，已经迫不及待地深入到人类社会的每一个角落，在科学、哲学、经济、技术、生活等方方面面，都产生了巨大的影响。天上飞的、地上跑的、水里游的、家里用的、手里玩儿的……无所不在，无所不能，好吧，你是上帝。
宏观世界再大牌，它也是由微观物件构成的。而量子力学正是从微观着眼，去认识世界。因此，它的认识“更基本”。所以，量子力学的兴起，刷新了人类对整个世界的认知。搞清了量子行为，什么粒子物理、核物理、原子物理、固体物理、流体物理、热力学、化学，甚至生物学等等这些学科，都豁然开朗，突然就有了一个坚实、精准的共同基础！这还不算，它还开辟了N个新领域，让人类视界大开，功力倍增，野心暴胀……咳咳……这回，天上掉下来的不是馅饼，也不是林妹妹，而是拿着馅饼的林妹妹！
神马？具体点？好的。可是例子太多，细细列出来，也不知道又要写几本书，所以就随便说点点。比方说，开拓了凝聚态物理领域。这个领域有很多福利，其中一个，是让我们认识了电子、离子之类的玩意儿在固体材料中的行为。这为半导体的认识和应用奠定了基础，让我们可以利用它，实现电信号处理等功能，开辟了微电子学——研发信息获取、传输、储存、处理和输出的学科。乖乖，这是信息科学的基石啊！试想，如果此时此刻，无所不在的集成电路突然像青春一样小鸟一去不回来，我们失去的是什么？是全部现代生活，还有整个未来文明！值得欣慰的是，活字印刷技术又领先全球了！
再说化学。我们掌握了量子行为，原子的各种隐私也就被扒了个底朝天。那些玄玄乎乎的化学反应，一下子昭然若揭！现在，我们可以在量子论的指导下，编程设定原子属性，用电脑模拟各种化学反应，分析化合物性质，人性化界面、傻瓜式操作、纯绿色安装，附赠高清无码元素周期表一张哦！如此这般，高端大气上档次的化学，几乎搞成了可以培训上岗的工程学！化学如此，材料学更甚。这两门学问对人类发展的重要意义，就不用废话了吧？
超导、超流、激光、核能、芯片、人工智能、信息技术……这些伴生于量子力学的新名词，在几十年前，人类历史上海从未出现过，而现如今，它们让人类创造力呈几何梯级猛增，超过了此前人类漫长发展史的总和，而且未来也必将继续深刻影响人类的发展！谁能设想，当量子通信、量子计算、物质传输这些梦想照进现实的那一天，人类又将经历怎样深刻的巨变？谁又能想象，当我们踏过量子力学阶梯，一统物理学理论的那天，宇宙将有多少秘密让我们目眩心跳、魄荡魂销？又有多少新领域、新天地任我们尽情开拓、恣意驰骋？！
说起统一理论，这又是物理学心头的一块顽疮，不碰就奇痒难忍，一碰就剧痛难捱。相对论的成功已不必多说，无论从思想上、形式上、数学上、哲学上，都是那样妥帖、自然、优美、精准，不愧为人类史上最伟大的智慧结晶之一。量子力学虽然在解释上有争议，并且直到现在也没有最终完成，但它的强大功力已然征服了世界，与相对论平起平坐，分庭抗礼，各自成为物理学的两大支柱之一。并且，量子论与麦爷方程密切协作，取得了狭义相对论的支持，得到了量子场论，成为现代理论物理学的主流方法和工具。这一切看上去是那样和谐、完美。
然而，广义相对论在微观世界失效，而量子论在宏观世界铩羽，双方都稳稳地占住自己的地盘，却在对方势力范围无法涉足，它们互相尊重主权和领土完整，互不侵犯，互不干涉内政，却和平而不共处，平等而不互利，看样子，是要坚持不让步、不合作、不相容的政策100年不变！
我们的物理就是撑在这样两根不打算同舟共济的大柱上，天才们心里能舒服吗？所以，爱因斯坦迫不及待地出手，豁出去半辈子来搞统一场论，遭遇了举世瞩目的失败。后来人们发现，世界上除了老爱时代掌握的引力、电磁力以外，还有强相互作用力、弱相互作用力（以后称强力和弱力）。坑爹啊！
只用一半力，要是搞成了统一场论，你让宇宙怎么出来见人？
万物运转，归根结底都靠力。如果搞清楚这些力是怎么来的，问题是不是就不是问题了？
量子电动力学揭开了电磁力之谜：两人站在溜冰场，面对面抛接皮球，他俩的距离一定会越滑越远，这就是同性相斥；如果背对背，把球扔到对方墙壁上，再弹到对方手里，他俩距离一定会越滑越近，这就是异性相吸。粒子间的电磁力就是这么回事儿，它们互扔的皮球叫做光子。
日本物理学家汤川秀树一看，嗦嘎，强力和弱力难道不是这样吗？果然，人们发现，弱力、强力也是粒子们互扔皮球的结果！
扔“介子”是强力，力气最大，能把质子和中子捆在一起，打包成原子核。扔“中间玻色子”是弱力，力气只比引力强，能让不稳定粒子衰变。
现在，我们集齐了四种力，是不是就可以领取“统一理论”一枚了？
当然没那么简单。牛爷、老爱、麦爷只是分别描述了引力、电磁力，就已经站在人类智慧的巅峰了。统一四种力的难度，哼哼！弱力、强力还没有个理论来描述呢，就想统一？！自从盘古给上帝开天辟地以来，真主也没见过这等美事啊！是吧佛祖？
1954年，美国物理学家杨振宁（华裔）、米尔斯（Robert L.Mills）提出了“杨-米尔斯理论”，将规范理论拓展到“不可交换群”，以解释强力。N个物理学家参与了规范理论的建设，试图提供一个数学形式化的标准模型，去描述这些力。
看这几种力的路数，应该是同门同派，尤其是电磁力和弱力，更像是一个师傅教出来的！就差扔的皮球有点不一样了。美籍华裔李政道和杨振宁指出“弱相互作用下宇称不守恒”，吴健雄很快证明：两位师弟说得对呀！
这回，知道电磁力和弱力扔的皮球为啥不太一样了：只因在弱相互作用下，宇称是不守恒的，这才让同一种东西有了不同的表现。但是，不知为什么，弱力那么弱，用的皮球质量却大得出奇——比质子的质量大几十上百倍！这让高歌猛进的物理学家们心底泛起一阵淡淡的忧伤。
英国物理学家希格斯（Peter Higgs）提出了一种机制：宇宙中遍布一种场，一些基本粒子跟这个场互动，就会得到神秘礼物——质量。这个机制，就是大名鼎鼎的“希格斯机制”。
摸清了质量的来历，就好办了。美国物理学家温伯格（Steven Weinberg）、格拉肖（Sheldom Lee Glashow）、巴基斯坦物理学家萨拉姆（Abdus Salam）把希格斯机制引入他们的研究，实现了电磁力、弱力的统一，这就是“弱电统一理论”。天呐！这简直就是物理大统一的号角！
以上过程产生了N个诺奖获得者，并且将来还有望产生——希格斯粒子的发现。这些以后再说。
宇宙中一共就4种力，这么快就证明其中两种力是一回事儿，那么，实现四力统一，岂非指日可待？！
饼要一口一口吃，地要一块一块占。俄罗斯哦不，物理学家们贪婪的目光盯上了强力。
然而，这块领地已被“夸父”攻克。1964年，盖尔曼提出，所有强子（受强力控制的亚原子粒子。所谓亚原子粒子，就是结构比原子小的粒子）都是由夸克构成的，它们互扔一种叫“胶子”的皮球，把彼此粘在一起。夸克也分很多种，不同夸克不同组合，就成了质子、中子等不同的粒子。为了区分夸克，夸父盖尔曼用味道、颜色标识之，搞得这个理论味飞色舞，所以叫做“量子色动力学”。
量子色动力学出得厅堂入得厨房，斗得小三打得流氓，妥妥征服了强力的心。想一并收伏统一，似乎门儿都没有。
强攻无望，只能走亲情路线——大家都是规范场论、量子场论下的蛋，只要拉来实在亲戚“自发对称破缺的规范场”调和一下，在数学上追溯双方盘根错节的交往历史，许以适当条件，拉拢胶子，和亲结盟，共同开发夸克，再逐步同化，大统一不是没有可能。这个宏伟蓝图，就是雄心勃勃的大统一理论（GUT）。
美好的蓝图诱惑了多少物理英豪投身其中，我们不得而知，只知道大家七手八脚，搞出N个GUT变种，数量堪比量子力学五花八门的解释，每个变种都一本正经地描述了三种力，放眼望去，哪个都很统一很和谐，让人欢喜过后一筹莫展。不过，它们各自都有不同的预言，可供我们牵出去遛遛，看看谁是骡子谁是马。然而，这些预言验证起来，也是比登天还难。比方说，有的预言质子可能衰变——上部提到过，质子的寿命比宇宙还长，怎么验？再比如，有的预言存在磁单极子（只有N极或S极），到现在也没找到，可是，没找到，不代表没有，怎么验？无法验证的理论，前途都是灰暗的。
正当大家等得花都谢了、心也快碎了的惨淡季节，晴空霹雳般地传来一个好消息：2012年7月4日，欧洲核子中心（CERN）宣布发现了希格斯粒子，可信度大于99.99994% 。希粒子被称为“上帝粒子”，是标准模型的关键部分。这个发现，虽然让霍金又输了100美元赌金，但他和大家一样兴奋地意识到，这是物理学在2012年最大的进展，是标准模型的又一次胜利。诺贝尔奖有木有？！
标准模型拿到了上帝粒子这个丹书铁券，拉来了量子力学和狭义相对论两大靠山，还得到了三种力实验几乎所有结果的热烈拥护！如此勋业，是不是拽得可以到处煲“成功鸡汤”了？
还早呢！虽然它的成功看上去很纯粹，但实际上屁股还没擦干净。比方说，许多参数不能凭计算得出，而只能靠实验决定，相当于厨师做菜不是凭厨艺，只能靠品尝！还有巨额财产“弱电对称破缺”来历解释不清等等。这样搞法，分分钟要落马的节奏！所以，它现在最要紧的是恶补反侦察学，而不是狂晒成功学！
标准模型尚且如此，以它为基础的GUT能有多靠谱？何况，还搞出那么多变种，分不出哪个是A货、哪个是二货，场面这么乱，叫我如何说爱你？又何况，就算GUT成功洗白，脱胎换骨，完美地搞定三种力，那也是千里之行始于穿鞋，鞋带还没系好呢！因为，这三种力势力范围太小，只能在小尺度内起作用，尤其是强、弱二力，作用范围竟然只有10^-15米、10^-17米那么小，比原子直径（约10^-10米）小得多！到了大尺度，电磁力、强力、弱力就无能为力了，我们的老朋友引力开始接管一切，宇宙运行，星河流转，都乖乖地臣服在引力的君威之下。而GUT抢注了“大统一”的商标，版图中却不包括引力这块广袤疆域！
四力疆域图
收归引力这事儿，GUT不是无心，而是无力。hello kitty自称Lion King，名儿起大了。hello kitty算是领教了：有引力一国傲立于此，其余三国都归晋了也只占半壁江山。牛顿、爱因斯坦只凭引力理论便可雄踞巅峰，就是明证。
割裂物理王国的鸿沟只剩最后一条，最大最深的那条。填平它，人类智慧将登上一座新的高峰。我们要用同一个理论，解释同一个世界，小至夸克，大至星系，宇宙万象，无不囊括其中。这个终极理论，叫做“万能理论”（TOE）。
在追寻TOE的路上，为了让广义相对论和量子论牵手，物理学家们可谓机关算尽。然而，二者就是水火不容，你用奇门遁甲，我弄易经八卦；你有三十六计，我来七十二变；你搞软硬兼施，我就软硬不吃！别说牵手，看都懒得看一眼。谁有办法？
正当大家挤在牵手论坛一筹莫展之际，却有人无意间打开一道尘封的大门，幽长逼仄的暗道尽头，微光如星。
下一站，就在那里。
弦论怎样悄然降生？超弦革命带来的是什么？M理论是我们要找的TOE吗？
宇宙比我们想象的要大得多、丰富得多。人类可观测的物质，只占宇宙总物质的4%。
宇宙如何诞生？如何运行？星空中倒底隐藏了多少不为人知的秘密？
生命从何而来，因何而生？我们的存在，究竟仰仗于怎样伟大的设计？
如果心中仍有疑问，我们就该继续前进！
GO！
虚空
死寂。
真正的空，不是没有物质，而是没有维度——没有空间和时间。
量子涨落是一种神奇的存在。
但，更神奇的存在，是奇点。质量无穷大？密度无穷大？曲率无穷大？温度无穷大？
不。
它只是一个点。量子态的点。没观测之前，它没有物理量。一切，都不确定。是的，它，就是一切。
然而，它不可避免地爆发了。
空间维获释、激展。
时间开始了。
0秒。宇宙诞生。
10^-43秒，粒子诞生。夸克，轻子，规范粒子。温度10^38K。引力波凶猛而旖旎。
10^-36秒到10^-33~10^−32，负压力的真空能量发威，宇宙暴胀了10^78倍+。高度卷曲的时空被拉平，密度急剧下降。温度10^28K。宇宙结构显现。
10^-6秒，温度10^13K。上帝也无法阻止夸克的激情相拥。中子、质子出现。质子、反质子开始玩火拼湮没游戏。
1秒，正电子、电子开始火拼湮没。温度10^10，宇宙进入核物理能量范围。
3秒，温度10^9K。那时温度仍然很高，是太阳表面温度的16万倍。但质子、中子已感到丝丝凉意，纷纷抱团取暖。原初核开始合成。氦、氘应运而生。
宇宙仍是一片混沌。
但它不可逆转地走向无序——熵值增高。
30万年，温度3000K。混沌初开。原子核们抱足需要的电子数，达到正负平衡，变成中性原子。
电子云不安分地挟裹原子核。温度继续下降。原子们相遇时，电子云交叠合并，共同挟裹相斥的原子核，合为分子。直到情绪稳定。
从宇宙诞生之初，引力波的涟漪、量子涨落效应，便已让物质分布不均。气体尘埃在引力作用下，就近聚拢成纤维状的云，织如蛛网。
每根蛛丝中，都尘云罗布，就近聚拢成团。
云团中的尘埃就近聚拢成更多的小云团。密者更密，疏者益疏。10亿年，孕育出原星系。
在引力相互作用下，原星系开始自转，云团进一步坍缩，结成无数球状星体。恒星形成。这是星云中闪光的微粒。
星系团在宇宙蛛丝中轻舞飞扬。
一个不起眼的角落，旋转着一缕闪光的微粒。这是一座四旋臂的普通星系。它叫银河系。除去散落的气体、尘埃等物，银河系只有二千亿颗恒星。有的恒星伴有更细小的行星。
这些漂游时空的微粒相当脆弱，它们一旦相遇，必定粉身碎骨、飞散成埃。
90亿年。在银河系猎户臂内侧边缘的一个角落，一颗闪光的微粒，默默地随臂运转。它叫太阳。太阳的八颗行星忠实地相随共舞。带着更细小的微粒。这个小团队叫做太阳系。一个普通的恒星系统。
第三颗行星叫做地球。
这是一颗普通的行星。它的内部，因压力导致高温，呈液态，中心是一个固态核。外部由于热量散失，凝结成一层薄薄的固态壳，分成几块，漂浮在液态球的表面。
这粒脆弱的液滴无辜地飘荡在空中，幸运地保持体态完整。
地球虽不起眼，但它的大小、与太阳的距离、绕转轨道等，都恰好让它的表面保持一个美妙的温度段，可以维持一件稀罕物的存在——液态水。地球表面大部分被水覆盖。还包裹着一层薄薄的轻纱——大气层。
高山、河流、湖泊、海洋、阳光、云层、风霜雨雪，月色潮汐，好不热闹。
100亿年。水溶解了各种元素，奔流、混合、化合……阳光提供了足够的能量。分子们用了足够的时间。大分子越来越多。
一些分子的结构复杂起来。组成花样繁多的物质。
一个分子偶然拼出一款神奇的结构。这款设计，让它可以吸取能量，拿其他分子当原料，来复制自己。
这不是奇迹。在浩瀚的物质之海里，粒子们随机运行，无数叠加态相互侵扰、各种组合，从无限可能中，孕育出一个可能：
某个分子可以从外界获取能量、物质，并释放其中的一部分，让自己形成有序的结构，并保持这种耗散结构的存在。也就是说，它自发地把熵值保持在较低水平。
逆天了？！是的。这种低熵体叫做生命。
生命可以自我复制，数量呈指数增长。它们的结构越来越复杂，个体也越来越大，越来越有序，熵值越来越低。
它们的第一目的，是延续，好把这个游戏玩儿下去。它繁殖、进化、优胜劣汰，以维护这一目的。
渐渐地，它们可以感受环境，比如温度、光……趋利避害。
110亿年。陆地生命出现。
130亿年。动物出现水中，它可以去想去的地方。用来“想”的结构，叫神经系统。陆生植物出现。一只动物睁开眼睛。
134亿年。动物走上陆地。
138亿年。人类出现。他们抬眼望向星空。
公元前468年，墨子出生。
公元前384年，亚里士多德出生。
公元前300年，欧几里得出生。
公元1473年，哥白尼出生。
公元1563年，伽利略出生。
公元1571年，开普勒出生。
公元1642年，牛顿降世。
公元1791年，法拉第出生。
公元1831年，麦克斯韦降世。
公元1858年，普朗克出生。
公元1879年，爱因斯坦降世。
公元1885年，玻尔出生。
公元1901年，海森堡出生。
……
公元2011年。这一年的10月，地球人口达到70亿。在任何一种生命群体中，70亿分之1，都是一个完全可以忽略的数字。然而，他仍然被上述过程搞得心潮澎湃，乃至不忍独自回顾这伟大的创世历程。
和所有生物一样，他需要摄取能量，保持低熵状态。和所有人一样，他喜欢名利。大家都喜欢的东西，就要下更大的力气去角逐。而他更贪心，多了一个嗜好——自然。
此君便是区区在下。一个混迹于滚滚红尘，流连于浩浩广宇，陶醉于绵绵沉思的低熵体。
我始终坚信，自然给人类最大的恩典，是一颗会思考的大脑。
生而为人，我们凭着大脑，不仅可以支配更多资源，完成生物过程。而且，还可以思考，去认识我们身在其中的自然。这是进化附加的超值福利！
凭着大脑，人类拥有了巨大的创造力。从蒙昧走向文明，政治、经济、文化、科学……每个方面，都有一个伟大、辉煌的进步历程。
但，毋庸置疑，科学探索历程，是人类最壮丽、最恢弘的史诗。没有之一。只要考虑生命的意义，就不难得出这个结论。在这个领域，不是一个生物玩弄了另一个生物，也不是一群生物击败了另一群生物，而是人利用其它生物不具备的能力——思考，来克服视野狭小、感官低效的局限，不断拓展视界，突破智慧极限，去认识自然，认识自己。这个历程，赋予了生命更高层次的意义。
人类一思考，上帝就发笑。可是，人类不思考，就没有人类了。上帝这个观众会不会很无聊？
作为物质存在、能量转换的一种形式，生命本身没有特别的意义。除非，你在思考。
宇宙孕育了人类。人类是宇宙的一部分。我们思考宇宙，其实是宇宙在思考自己。
宇宙有138亿岁，而人类起源不过200万年，智人出现不过20多万年，长成现在这个样子不到4万年。这4万年里的多数时间，我们跟野兽并无多大区别。直到文明的开始。
人类文明史不过6000年。懂得用的理性方法去思考自然，不过2000年左右。现代科学体系创立不过400余年。近代物理学的创立只有300多年。而现在，我们认识世界所依赖的两大支柱，只建立了不到100年。并且其中一根还在建。
算起来，在宇宙史中，人类史只有短短的一瞬。而我们似乎浪费了这一瞬的绝大部分。为什么？
我们有一颗会思考的大脑，但并非天然会用。正如硬件相同的电脑，会因软件差异，而功用不同。如果没有正确的思考方法，那么，我们只能在思维上耍耍小聪明，拿诡辩术当方法论，自缚于逻辑怪圈，还以为这是大智慧。随处可见的“常有理+没办法+拎不清”就是这个道理。
是的，我们终于有了科学认识、科学方法、科学精神。
但它需要传播。当它成为人类的普遍思维模式时，我们的世界会美丽、和谐许多。
当我开始在键盘上敲下这些文字，发到网上时，我知道，这是一个小众的话题。可以理解的是，大多数人更关心的，是那些触手可及的东西。
出乎意料的是，小众话题居然聚来了这么多网友“同好”，并且从开篇起到现在的两年多时间里，有的同好一直跟了下来，始终如一地支持、鼓励、帮助、呵护，这让我受宠若惊，又倍感温暖和鼓舞。
一个人写这么长的物理学史，我不知道有多少人做过。但我知道，这是一件相当困难的事，对我这样一个业余爱好者来说。况且，生活中还有那么多烦扰。
我很庆幸，自己能坚持到现在。只因为你们，我挚爱的同好们！
是的，只因为你们。这种支持，是纯粹的，因而是高尚的。要知道，两年多的时间，有的人结了婚已经离了，有的人拜了把子已经掰了，有的桥搭起已经塌了……经济沧海桑田，政治河东河西，文化跟风趋避，而你们，我的同好，凭什么不离不弃？
谁都有工作，谁都有家庭。我们的这个世界，没人不忙。除了富二代官二代，不忙都会饿肚子。但我的同好们，能够总是想着来顶这个帖子。而这个帖子的作者，无权无势，你们根本没见过，他不可能给你们带来任何世俗向往的“好处”。 甚至在他长时间不更新时，这种支持也未曾间断，依然无怨无悔、没话找话地顶贴，用一种近乎悲壮的执著。
这一切，令我感动，令我震撼。
这本书，其实是我们大家共同的作品。这个帖子，是我们共同的精神桃园。
关于这篇文字，我想，它可以不是优美的、深邃的、高远的、犀利的，但，它必须是真诚的。
生命的意义是什么？这是一个古老的哲学命题。
我不能给出一个答案。但于我而言，生命的意义在于：
我来过，我看过，我思考过。
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