史蒂文·溫伯格（Steven Weinberg）正開(kāi)著他的紅色Camaro跑車(chē)，突然靈光一閃，便有了名為《輕子模型》（A Model of Leptons）的論文。算上參考文獻(xiàn)和致謝在內(nèi)，這篇論文一共只有兩頁(yè)半紙。文章在1967年發(fā)表，當(dāng)時(shí)回應(yīng)者寥寥。然而正是這篇文章，后來(lái)一躍成為引用數(shù)量最多的物理學(xué)論文之一，并且?guī)椭鷾夭衽c阿卜杜勒·薩拉姆（Abdus Salam）和謝爾登·格拉肖（Sheldon Glashow）共同獲得了1979年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

在那兩頁(yè)半里，溫伯格證明：自然界4種基本作用力中的兩種——電磁力（electromagnetism）和弱核力（weak nuclear force），雖然表面上看起來(lái)完全不同，但可能是一種統(tǒng)一的所謂“弱電力”（electroweak）的不同側(cè)面。這一理論預(yù)言，在傳遞弱核力的所謂弱相互作用玻色子（weak boson）當(dāng)中，還存在一種當(dāng)時(shí)未知的中性粒子。他還解釋了這種弱電力固有的對(duì)稱(chēng)性何以會(huì)消失不見(jiàn)——用物理學(xué)家的話(huà)來(lái)說(shuō)叫做“自發(fā)性破缺”（spontaneously broken），所以我們感知到的電磁力和弱核力才會(huì)不同。這種對(duì)稱(chēng)性破缺過(guò)程給夸克之類(lèi)的粒子賦予了質(zhì)量。

溫伯格還對(duì)描述自然界中第3種基本作用力——強(qiáng)核力（strong nuclear force）的理論建立做出了貢獻(xiàn)。這些理論構(gòu)成了今天我們解釋物質(zhì)世界的主流理論，也就是粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型（Standard Model）。

在那之后，溫伯格并未停下深入探究自然界本質(zhì)的腳步，他提出了種種超越標(biāo)準(zhǔn)模型的理論，希望能夠創(chuàng)造出一個(gè)不僅包括電磁力和核力、而且包含引力的大統(tǒng)一理論。溫伯格在弦論發(fā)展初期做了一些研究工作，后來(lái)弦論成為大統(tǒng)一理論的首要候選者。溫伯格還為大眾撰寫(xiě)科普讀物，比如最近出版的散文集《湖邊景觀》（Lake Views）。位于日內(nèi)瓦附近歐洲核子研究中心（CERN）的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）目前正在捕捉希格斯粒子和其他粒子，因此《科學(xué)美國(guó)人》邀請(qǐng)美國(guó)波士頓大學(xué)的物理學(xué)家阿米爾·D·阿克塞爾，與溫伯格探討這些理論的前景。

《科學(xué)美國(guó)人》：大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)6個(gè)月了，很多人對(duì)此興奮不已。有些人甚至將LHC的預(yù)期目標(biāo)與上世紀(jì)頭30年的量子理論及相對(duì)論帶來(lái)的變革相提并論。你對(duì)此有何看法？

溫伯格：我覺(jué)得這確實(shí)讓人激動(dòng)?？梢韵胂螅芙o物理學(xué)觀念帶來(lái)一場(chǎng)不亞于20世紀(jì)初那些偉大進(jìn)展的變革，但我沒(méi)有理由對(duì)此抱有期待：這樣的變革應(yīng)該發(fā)端于某種完全出乎意料的事情——所以我無(wú)法預(yù)期！

眼下，我們正試圖一步一步超越標(biāo)準(zhǔn)模型，還要達(dá)到這樣一個(gè)高度，即有信心能夠?qū)υ缙谟钪胬锇l(fā)生了什么說(shuō)出個(gè)所以然來(lái)。這需要一段時(shí)間。在那之后，我們才會(huì)尋求一統(tǒng)——去發(fā)展一個(gè)包含所有粒子和基本作用力的理論。這個(gè)終極理論是什么樣子，我們還沒(méi)有頭緒。

我相信，只要我們?cè)谧罨镜膶哟紊蠈?duì)自然界有了真正全面的理解，這一理解將滲透到大眾文化之中。它大概會(huì)非常數(shù)學(xué)化，需要經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間公眾才能夠理解它，就像科學(xué)家當(dāng)年花了很長(zhǎng)時(shí)間才理解牛頓理論一樣。不過(guò)最終，牛頓的世界觀深刻地影響了普羅大眾對(duì)周?chē)澜绾腿祟?lèi)生活的看法。在經(jīng)濟(jì)學(xué)、生物學(xué)、政治乃至宗教中，都可以見(jiàn)到它的影子。我想，如果我們真的找到了一個(gè)能夠全面解釋自然界的萬(wàn)物理論，歷史也許會(huì)重演。

我認(rèn)為我們對(duì)自然界的描繪正變得日臻完善，而且過(guò)去看上去神秘莫測(cè)的東西，比如原子內(nèi)部將粒子束縛在一起的作用力之本質(zhì)，現(xiàn)在都有了完美的解釋——只不過(guò)又有新的未解之謎取而代之，比如標(biāo)準(zhǔn)模型中的粒子為何會(huì)具有現(xiàn)在的這些屬性。解釋一些看上去令人困惑的東西，同時(shí)又發(fā)現(xiàn)一些新的困惑，這樣的過(guò)程還將持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。雖然只是猜測(cè)，但我認(rèn)為我們會(huì)跳出這個(gè)循環(huán)，達(dá)到不再有此類(lèi)困惑的境界。那將是人類(lèi)智力發(fā)展史上一個(gè)非凡的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

《科學(xué)美國(guó)人》：希格斯粒子（Higgs particle）經(jīng)常被說(shuō)成是LHC的首要目標(biāo)，當(dāng)然前提是費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的萬(wàn)億電子伏特加速器（Tevatron）沒(méi)有先找到它。弱電統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)模型對(duì)希格斯粒子的依賴(lài)程度究竟有多大？

溫伯格：我會(huì)說(shuō)，它們完全依賴(lài)于弱電對(duì)稱(chēng)性破缺這個(gè)想法。不過(guò)，如果你再追問(wèn)為什么弱電對(duì)稱(chēng)性會(huì)破缺，這個(gè)問(wèn)題還沒(méi)有答案。在（我和薩拉姆發(fā)展出的）弱電理論中，這種對(duì)稱(chēng)性破缺機(jī)制要求存在一種新的粒子，也就是現(xiàn)在所說(shuō)的希格斯粒子。我們的簡(jiǎn)單物理圖像能夠預(yù)言弱相互作用玻色子的質(zhì)量之比，看起來(lái)非常美妙。

但是，也存在另一種可能性，即這種對(duì)稱(chēng)性破缺是由新的強(qiáng)作用力引起的，這樣就不會(huì)存在希格斯粒子。這些新的作用力必須非常強(qiáng)，比普通的強(qiáng)核力更強(qiáng)。我和倫納德·薩斯坎德（Leonard Susskind）各自獨(dú)立地提出過(guò)一個(gè)理論，我們稱(chēng)之為人工色（Technicolor）模型。對(duì)于弱相互作用玻色子的質(zhì)量，這一理論能夠作出跟“原版”弱電理論相同的預(yù)言，但在解釋夸克質(zhì)量時(shí)會(huì)遇到困難。一些理論學(xué)家仍在繼續(xù)研究人工色模型，認(rèn)為這是一個(gè)可行的理論。這可能是對(duì)的。果真如此的話(huà)，LHC應(yīng)該能夠找到它。那些人工色力（Technicolor force）會(huì)帶來(lái)大量新的粒子。

所以，即便LHC沒(méi)找到希格斯粒子，它也會(huì)發(fā)現(xiàn)某種起到相同作用的東西，比如人工色。實(shí)際上你可以證明，如果完全沒(méi)有任何新的粒子，你會(huì)在數(shù)學(xué)上陷入自相矛盾的境地。

《科學(xué)美國(guó)人》：超對(duì)稱(chēng)（supersymmetry）是物理學(xué)家希望用LHC驗(yàn)證的另一個(gè)原理。這一原理認(rèn)為，傳遞相互作用的粒子（比如弱相互作用玻色子）與物質(zhì)粒子（比如電子和夸克）之間存在深層聯(lián)系。一些物理學(xué)家對(duì)超對(duì)稱(chēng)很有信心，就像愛(ài)因斯坦當(dāng)年對(duì)相對(duì)論有信心一樣——認(rèn)為它極具說(shuō)服力，以至于肯定是正確的。你也這樣認(rèn)為嗎？

溫伯格：不，我不這么看。狹義相對(duì)論與當(dāng)時(shí)已知的理論和實(shí)驗(yàn)都吻合得天衣無(wú)縫——不論是麥克斯韋的電磁理論，還是沒(méi)人能夠發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為存在的“以太”（ether）的任何效應(yīng)這一事實(shí)。如果我足夠幸運(yùn)能在1905年提出狹義相對(duì)論，我會(huì)和愛(ài)因斯坦當(dāng)年一樣，認(rèn)為這個(gè)理論肯定必須是正確的。

但是對(duì)于超對(duì)稱(chēng)，我沒(méi)有這樣的感覺(jué)。超對(duì)稱(chēng)取得了一些小小的成功。它改進(jìn)了對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模型中一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的預(yù)測(cè)。它為暗物質(zhì)粒子提供了一個(gè)天然的候選者（參見(jiàn)《環(huán)球科學(xué)》本期《暗物質(zhì)的隱秘生活》一文）。它還擁有一個(gè)優(yōu)美動(dòng)人之處——這是能夠想到的唯一一個(gè)可以將弱相互作用玻色子等作用力傳遞粒子與電子等物質(zhì)粒子統(tǒng)一起來(lái)的對(duì)稱(chēng)性。但是，這些閃光之處都沒(méi)有耀眼到足夠說(shuō)服你認(rèn)為它必須是正確的地步。

《科學(xué)美國(guó)人》：你還研究過(guò)人擇原理（anthropic principle）。這種觀點(diǎn)認(rèn)為，我們的宇宙之所以是現(xiàn)在這樣，并不需要什么深層次的解釋?zhuān)挥钪婵梢杂衅渌鞣N可能的形態(tài)，但只有一些特定形態(tài)才適宜生命生存，而我們只能生活在其中。確切地說(shuō)，你曾經(jīng)主張，解釋暗能量密度的最好辦法就是人擇原理。這種神秘的東西正在導(dǎo)致宇宙加速膨脹。你能跟我們談?wù)勥@些嗎？

溫伯格：我們把我們看到的許多東西都當(dāng)成是基本的，比如粒子的質(zhì)量、各種不同的作用力、我們生活在其中的三維空間加一維時(shí)間，等等。但是，或許所有這些都不是基本的，只不過(guò)是外部環(huán)境。宇宙的廣度或許遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們的想象，遠(yuǎn)不止我們周?chē)倪@場(chǎng)大爆炸那么簡(jiǎn)單?；蛟S宇宙存在許多不同的區(qū)域——這里的“區(qū)域”不單是指時(shí)空區(qū)域，還可以用其他東西來(lái)劃分——它們擁有截然不同的性質(zhì)：不同的區(qū)域里我們稱(chēng)之為自然法則的東西或許并不相同，甚至?xí)r間和空間的維數(shù)都不一樣。如此復(fù)雜的宇宙背后必定藏有一個(gè)深層次規(guī)律，但我們離這個(gè)規(guī)律還很遙遠(yuǎn)，比我們想象的要遠(yuǎn)得多。

我在1987年首次寫(xiě)下這些觀點(diǎn)時(shí)，對(duì)于人們能夠設(shè)想到的、將宇宙劃分成不同區(qū)域且不同區(qū)域暗能量密度不同的各種方式，我都持相當(dāng)開(kāi)明的態(tài)度——這一點(diǎn)至今沒(méi)變。安德烈·林德（Andrei Linde）的混沌暴漲（chaotic inflation）理論就是其中一種方式。按照這一理論，宇宙中發(fā)生過(guò)許多次大爆炸，它們?cè)谶@里或者那里隨機(jī)發(fā)生，每次都擁有不同的性質(zhì)，比如暗能量密度。

就像斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）描述的那樣（參見(jiàn) 《環(huán)球科學(xué)》2010年第11期霍金撰寫(xiě)的 《真實(shí)世界的“真實(shí)”》一文），宇宙也可能像薛定諤那只著名的貓一樣，處于不同狀態(tài)的一個(gè)量子疊加態(tài)中。正如薛定諤的貓可能同時(shí)處于兩種狀態(tài)，一種狀態(tài)下它還活著，另一種狀態(tài)下它已經(jīng)死了，宇宙也可能如此。在貓活著的狀態(tài)下，貓知道自己還活著，而在另一個(gè)狀態(tài)下，它就什么都不知道了。同樣道理，在一些宇宙態(tài)里科學(xué)家探索著在他們看來(lái)就是整個(gè)宇宙的東西，而在其他宇宙態(tài)里，宇宙太小或者演化太快，那里就沒(méi)有科學(xué)家、也沒(méi)有人會(huì)注意到它是什么樣子。

人擇原理預(yù)言，暗能量密度應(yīng)該小到足以讓星系形成，又不至于太小，因?yàn)榘的芰棵芏忍〉挠钪姹容^罕見(jiàn)。1998年，按照我與美國(guó)得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的兩位天體物理學(xué)家——雨果·馬特爾（Hugo Martel）和保羅·R·夏皮羅（Paul R. Shapiro）合作進(jìn)行的計(jì)算，我們得出了結(jié)論：任何形式的暗能量都必須足夠大，很快就會(huì)被發(fā)現(xiàn)。沒(méi)過(guò)多久，天文學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了暗能量。

《科學(xué)美國(guó)人》：物理學(xué)家分為兩大流派：一派專(zhuān)攻宇宙學(xué)和廣義相對(duì)論，另一派精研粒子物理和量子理論。你在這兩派之間架起了橋梁。你是否認(rèn)為這種兼收并蓄幫助你看清了如何統(tǒng)一這兩個(gè)領(lǐng)域？

溫伯格：我還沒(méi)有看到統(tǒng)一的方向。我當(dāng)然想知道如何統(tǒng)一。對(duì)于統(tǒng)一可能采取的路線，我也有一些從基本粒子物理學(xué)經(jīng)驗(yàn)中得來(lái)的想法。但這些想法與現(xiàn)實(shí)世界是否真有關(guān)聯(lián)，現(xiàn)在還言之過(guò)早。

弦論常被認(rèn)為是對(duì)付引力量子理論中出現(xiàn)無(wú)窮大的唯一辦法，但還有另外一條路可走，它的基礎(chǔ)是量子場(chǎng)論，跟標(biāo)準(zhǔn)模型中用到的量子場(chǎng)論同屬一個(gè)大類(lèi)。這條路我稱(chēng)之為漸近安全（asymptotic safety）。作用力的強(qiáng)度在高能下趨于一個(gè)有限值，從而避免出現(xiàn)無(wú)窮大，以確保安全。

這個(gè)想法在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)停滯不前，因?yàn)楹茈y證明一個(gè)理論究竟是否漸進(jìn)安全。我做過(guò)一些初步計(jì)算，我認(rèn)為還是令人鼓舞的，但這些計(jì)算太難了，于是我轉(zhuǎn)而去研究別的東西了。后來(lái)，在2000年到來(lái)之前沒(méi)多久，這個(gè)方案被歐洲的一些研究者撿了起來(lái)。他們用各種近似檢驗(yàn)漸近安全，并且證明漸近安全在數(shù)學(xué)上與標(biāo)準(zhǔn)模型一樣明確。

《科學(xué)美國(guó)人》：這種方法與弦論有什么不同？

溫伯格：它與弦論南轅北轍。弦論放棄了標(biāo)準(zhǔn)的量子場(chǎng)論，發(fā)明了一些全新的東西。弦論是朝一個(gè)全新的方向邁出了一大步。漸近安全則認(rèn)為，我們已經(jīng)研究了六七十年的那種既熟悉又好用的量子場(chǎng)論，就是你所需要的全部。

我不打算給漸進(jìn)安全大說(shuō)好話(huà)，認(rèn)為它就是正確的方向。如果事實(shí)證明弦論才是真理，我也不會(huì)感到意外。弦論在數(shù)學(xué)上很漂亮，或許真的就是正確答案。漸近安全只是一條值得認(rèn)真探索的可能途徑而已。

到目前為止，還沒(méi)有哪一種方法取得過(guò)任何重大突破，比如說(shuō)計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)模型中的數(shù)學(xué)參數(shù)。這些參數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)模型中是直接給定的，至于為什么要如此取值，卻沒(méi)有給出真正的解釋。比如說(shuō)，你知道不同粒子的質(zhì)量之比是多少，但你還要理解為什么它們會(huì)有這樣的質(zhì)量之比——這才算是真正的考驗(yàn)?？粗@些粒子的質(zhì)量，就好像在看一份用線形文字A（Linear A）撰寫(xiě)的古代手稿。從頭到尾一個(gè)字都不缺，但我們就是看不懂它在說(shuō)些什么。

《科學(xué)美國(guó)人》：你如何擠出時(shí)間去寫(xiě)物理學(xué)之外的東西？

溫伯格：我熱愛(ài)物理學(xué)——就算有機(jī)會(huì)從頭再來(lái)一遍，我也不會(huì)選擇任何其他職業(yè)。但這是一份相當(dāng)冷僻和孤寂的職業(yè)，特別是像我這樣的理論學(xué)家，大多數(shù)時(shí)候都是單槍匹馬。我做的研究與人世間事無(wú)關(guān)；人類(lèi)的興趣和情感根本不涉及其中。只有少數(shù)專(zhuān)業(yè)研究人員能夠理解我的工作。

為了到這座象牙塔外透透氣，我喜歡想點(diǎn)別的東西，并把它們寫(xiě)下來(lái)。而且，和大多數(shù)科學(xué)家一樣，我很清楚我們的研究是由公眾資助的，如果不嘗試著向公眾解釋我們?cè)诟墒裁匆约拔覀兿Ｍ鯓尤プ觯麄兊馁Y助我們是受之有愧的。