為什么楊振寧的《最后一戰》矛頭對準的是弦理論而不是量子力學？

近來，一篇《楊振寧的最后一戰》文章成了熱點。奇怪的是，作者醋醋同學放過了始作俑者粒子物理學，卻把一個"幫兇"——弦理論當成了"罪魁禍首"。

問題是，粒子物理學是個什么鬼？

粒子物理學的定義：是研究組成物質和射線的基本粒子以及它們之間相互作用的一個物理學分支。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，物理學家只有使用粒子加速器在高能相撞的條件下才能生產和研究它們，因此粒子物理學也被稱為 高能物理學。

高能物理學又是個什么鬼？

高能物理學又稱 粒子物理學或基本粒子物理學，它是物理學的一個分支學科，研究比原子核更深層次的微觀世界中物質的結構性質，和在很高的能量下，這些物質相互轉化的現象，以及產生這些現象的原因和規律。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現構成原子的物質形態和相互作用機制。通過高能撞擊，發現新的物質，構建了一個粒子標準模型。高能物理事實上是粒子物理學發現微觀世界的方法。

我們來捋順一下關系。高能物理屬于粒子物理學，粒子物理學屬于量子力學。事實上，粒子物理學就是量子力學，量子力學就是粒子物理學。粒子加速器是量子力學發現微觀世界奧秘的工具。應不應該建粒子對撞機本應是量子力學的事兒，為什么醋醋的《楊振寧的最后一戰》矛頭對準的卻是弦理論呢？我們還是了解一下粒子說的前世今生吧。

古希臘人認為物質的最小構成單位是"原子"構成。德謨克利特認為，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？

隨著科學的發展，人們發現原子并不是物質的最小構成單位，原子由更小的單位構成。按照波動說的經典電動力學，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，構成原子的物質也是一種粒子還是波呢？如果構成原子的物質也是一種粒子，那么如何發現這些更小的"基本粒子"呢？

打開原子的果核

1897年，英國物理學家約瑟夫·約翰·湯姆遜發現陰極射線可以被磁力偏折。他認為這些 陰極射線不是以太波，而是帶負電的物質粒子——電子，這是發現的第一種"基本粒子"。

1919年，新西蘭物理學家歐內斯特·盧瑟福發現用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，根據它在電場和磁場中的偏轉，測出了它的質量和電量，確定它就是氫原子核。它的電荷量為一個單位，質量也為一個單位，盧瑟福將之命名為質子。

1932年英國物理學家查德威克發現了中子。

通過質子、中子和電子的發現，人們認識到原子核是由質子、中子和電子構成。隨著觀測技術的進步，人們隱約發現質子和中子內部也是有幾個粒狀物質構成。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"被發現，它們被統稱為"粒子動物園"。粒子標準模型由此建立。

標準模型理論（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的基本粒子的理論，以 楊（振寧）-米爾斯方程為核心（請注意！！！下一篇文章解讀 ），又稱為規范對稱場論。

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域。除了質子、中子和夸克之外，其他通過撞擊而得到無數種轉瞬即逝的"粒子"帶給我們更多的是困惑。是什么力量將質子、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

構成物質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，會在短時間內衰變成第一代粒子（請注意！）。每一代的粒子唯一的分別就是它們的質量。

標準模型中62種基本粒子。好像它們本來就在那里等待我們發現一樣。但是，事實并非如此。除了質子、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"發現"的"粒子"在客觀世界里根本就不存在！還有，粒子標準模型竟然無法發現本應無處不在的引力子，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，如果這些理論由數學推導而建立，用實驗來驗證。但是，當這些實驗的驗證與客觀世界無關，這些所謂的實驗驗證根本就不能算作經過了實驗驗證！所以，現在的量子力學完全脫離了客觀現實。

有趣兒的是， 這篇文章的矛頭并沒有針對量子力學、粒子物理學和的高能物理學，而是將矛頭對準了大多數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！

絕大多數人不知道的是，同量子力學一樣， 弦理論也是一個解析光、電子和亞原子粒子的微觀理論， 弦理論和量子力學的研究領域完全重疊。

弦理論認為 宇宙的基本構成要素不是點粒子，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》，湖南科學技術出版社，2007年，第136頁]。

依照弦理論，一個基本"粒子"的性質——它的質量和不同的力荷——是由它內部的弦產生的精確的共振模式決定的。弦與粒子質量的關聯很容易理解 。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……大能量意味著大質量，大質量也就是大能量。質量較大的粒子所具有的弦振動較劇烈，質量小的粒子所具有的弦振動較輕柔。［B·格林，《宇宙的琴弦》，湖南科學技術出版社，2007年，第136頁~144頁。

它（弦理論）宣布所有物質和力的"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。粒子之間的區別是因為各自的弦在經歷著不同的共振模式。[B·格林，《宇宙的琴弦》，第145頁]

我們以后還是繼續習慣地講基本粒子，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]

量子力學有一個粒子的標準模型，弦理論也構建了一個弦的標準模型，粒子標準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。例如標準模型有引力子，弦理論也有相對應的引力弦。事實上， 弦理論是一種地地道道的量子力學，即弦理論是一個認為量子是弦的量子力學。換句話說，弦理論想要構建一個終極理論，事實上，弦理論的建立就是來替代量子力學的。因此，粒子學家們非常反感和排斥弦理論，認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，志在統一量子力學和相對論的弦理論當然要和量子力學一樣砸開原子的"果核"，方法同樣是撞擊。

還有一個問題。根據粒子標準模型，物質的來源不是由更小的有質量的粒子構成，而是由無質量的上帝粒子——希格斯粒子通過相互作用構成。粒子學家們聲稱，發現了上帝粒子，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！打臉啊！事實上，量子力學陷入了困境。

出路在哪兒呢？

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

到底存在幾種量子力學呢？

我們一直認為量子（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，當弦理論于20世紀80年代橫空出世以后，這個答案早已經過時了。弦理論認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。

我們知道，經典物理學有解析光的經典光學和解析電子的經典電動力學，還有解析亞原子粒子的核物理學， 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。也就是說，經典物理學的量子理論是一個認為量子是波的量子力學。事實上，經典物理學是一個涵蓋了宏觀和微觀領域的綜合理論。

問題來了，如果經典物理學和弦理論都是量子力學，那么，現在的量子力學又是什么理論？

我們知道，當今的為什么量子學家們都自稱為粒子學家，事實上，目前所謂的量子力學只是一個認為量子是粒子的粒子物理學。

問題是，在 微觀領域存在經典量子理論、弦理論和粒子物理學三個完全不同的量子力學；在宏觀領域，存在經典物理學、狹義相對論和廣義相對論三種理論。哪一種理論正確呢？理論物理學如何走到今天的混亂局面的呢？

更大的加速器能夠發現微觀世界的奧秘嗎？

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家的觀點。

弦理論學家們認為：如果沒有很大的技術突破，我們永遠不可能聚焦到能直接看到一根根弦的小尺度上來，物理學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，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，特拉維夫大學的努辛諾夫（Shmuel Nussinov）已經證明，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》矛頭對準的不是量子力學而是弦理論？

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

因為沒有人敢于質疑量子力學，所以，沒有幾個人意識到，楊先生的反對，意味著 他質疑的是量子力學，更沒有幾個人意識到他質疑量子力學意味著 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、聽取學者意見很好，但發展到崇拜任何人的程度都很危險，包括崇拜學者。一個人一旦被推崇為先知或權威，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威，便會自我設限，停止努力，只期待著偶像來告訴他們全部問題的答案和解決方法。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（科學先賢們）不朽的理性群碑，也就是面對永恒的科學靈魂。在這些靈魂面前，我們不是要頂禮膜拜，而是要認真研習解讀，讀出歷史的價值，讀出時代的精神，把握科學的靈魂，我們要不斷地吸取深蘊其中的科學精神，科學思想和科學方法，并使之成為推動我們前進的偉大精神力量 。［牛頓，《自然哲學之數學原理》，弁言第5~6頁］科學的精神是什么？那就是敢于質疑權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，它就藏在現有的理論之中，當我們以客觀邏輯為工具，就能在錯綜復雜的觀點中找出宇宙真實的脈絡。

先賢們幾千年積攢下來的思想成果滋養了我們的智慧，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燈。

我們應當時刻提醒自己，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節，并以此為基礎展望宇宙的未來。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，更多的時候我們缺乏的是面對事實的勇氣。