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論形式看上去同電磁作用力非常相似,這使得人們開始懷疑,這兩種力實際上是不是就是同一種東西,只不過在不同的環境中表現得不盡相同而已?特別是當李政道與楊振寧提出了弱作用下宇稱不守恆之後,這一懷疑愈加強烈。終於到了60年代,統一弱相互作用力和電磁力的工作由美國人格拉肖(Sheldon Glashow)、溫伯格(Steven Weinberg)和巴基斯坦人薩拉姆(Aldus Salam)所完成,他們的成果被稱為〃弱電統一理論〃,3人最終為此得到了1979年的諾貝爾獎。該理論所預言的3種中間玻色子(W+,W…和Z0)到了80年代被實驗所全部發現,更加證實了它的正確性。
物理學家們現在開始大大地興奮起來了:既然電磁力和弱作用力已經被證明是同一種東西,可以被一個相同的理論所描述,那麼我們又有什麼理由不去相信,所有的4種力其實都是同一種東西呢?所有的物理學家都相信,上帝……大自然的創造者……他老人家是愛好簡單的,他不會把我們的世界搞得複雜不堪,讓人搖頭嘆氣,他必定按照某一種標準的模式創造了這個宇宙!而我們要做的工作,就是把上帝所依據的這個藍圖找出來。這藍圖必定只有一份,而所有的物理現象,物理力都被涵蓋在這個設計之中!如果模仿《獨立宣言》中那著名的句子,物理學家完全願意宣稱:
我們認為這是不言而喻的事實:每一種力都是被相同地創造的。
We hold the truth to be self…evident; that all forces are created equal。
是啊,要是真有那麼一個理論,它可以描述所有的4種力,進而可以描述所有的物理現象,那該是怎樣一幅壯觀的場面啊!那樣一來,整個自然,整個物理就又重新歸於統一之中,就像史詩中所描寫的那個傳奇的黃金時代與偉大的經典帝國,任何人都無法抗拒這樣一種誘人的景象,彷彿一個新的偉大時代就在眼前。戎馬已備,戈矛已修,浩浩蕩蕩的大軍終於就要出發,去追尋那個失落已久的統一之夢。
現在,弱作用力和電磁力已經被合併了,下一個目標是強相互作用力,正如我們已經介紹的那樣,這塊地域目前為止被量子色動力學所統治著。但幸運地是,雖然兵鋒指處,形勢緊張嚴峻,大戰一觸即發,但兩國的君主卻多少有點血緣關係,這給和平統一留下了餘地:它們都是在量子場論的統一框架下完成的。1954年,楊振寧和米爾斯建立了規範場論,而吸取了對稱性破缺的思想之後,這使得理論中的某些沒有質量的粒子可以自發地獲得質量。正因為如此,中間玻色子和光子才得以被格拉肖等人包含在同一個框架內。而反觀量子色動力學,它本身就是模仿量子電動力學所建立的,連名字都模仿自後者!所不同的是光子不帶電荷,但膠子卻帶著〃顏色〃荷,但如果充分地考慮自發對稱破缺的規範場,將理論擴充為更大的單群,把膠子也拉進統一中來並非不可能。這樣的理論被驕傲地稱為〃大統一理論〃(Grand Unified Theory,GUT),它後來發展出了多個變種,但不管怎樣,其目標是一致的,那就是統一弱相互作用力、強相互作用力和電磁力3種力,把它們合併在一起,包含到同一個理論中去。不同的大統一理論預言了一些不同的物理現象,比如質子可能會衰變,比如存在著磁單極子,或者奇異弦,但可惜的是,到目前為止這些現象都還沒有得到確鑿的證實。退一步來說,由於理論中一些關鍵的部分比如希格斯玻色子的假設到目前為止都尚未在實驗中發現,甚至我們連粒子的標準模型也不能100%地肯定正確。但無論如何,大統一理論是非常有前途的理論,人們也有理由相信它終將達到它的目標。
可是,雖然號稱〃大統一〃,這樣的稱號卻依舊是名不副實的。就算大統一理論得到了證實,天下卻仍未統一,四海仍未一靖。人們怎麼可以遺漏了那塊遼闊的沃土……引力呢?GUT即使登基,他的權力仍舊是不完整的,對於引力,他仍舊鞭長莫及。天無二日民無二君,雄心勃勃的物理學家們早就把眼光放到了引力身上,即使他們事實上連強作用力也仍未最終征服。正可謂尚未得隴,便已望蜀。
引力在宇宙中是一片獨一無二的區域,它和其他3種力似乎有著本質的不同。電磁力有時候互相吸引,有時候互相排斥,但引力卻總是吸引的!這使它可以在大尺度上累加起來。當我們考察原子的時候,引力可以忽略不計,但一旦我們的眼光放到恆星