物理學(xué)中的統(tǒng)一路，實(shí)際上追求的是一種簡(jiǎn)約之美。

把復(fù)雜的事情簡(jiǎn)單化，是一種本領(lǐng)和智慧。簡(jiǎn)約并不簡(jiǎn)單，大智若愚，大道至簡(jiǎn)，用簡(jiǎn)去繁，以少勝多。中國(guó)清代有位書畫家鄭板橋，被稱為“揚(yáng)州八怪”之一，在書齋中掛了一幅自寫的對(duì)聯(lián)，題曰：“刪繁就簡(jiǎn)三秋樹，領(lǐng)異標(biāo)新二月花”，以此表明他的書法及文學(xué)理念，主張以最簡(jiǎn)練清晰的筆墨，不同凡響的思想，表現(xiàn)出最豐富的內(nèi)容。

物理學(xué)家的“統(tǒng)一”，是要統(tǒng)一些什么？歸納起來(lái)有三個(gè)方面：一是物理規(guī)律的統(tǒng)一；二是物質(zhì)本源的統(tǒng)一；三是相互作用的統(tǒng)一。

統(tǒng)一的意思就是使事物簡(jiǎn)單化。從多變少，由少歸一，便謂之統(tǒng)一。

因而，物理學(xué)家所追求的簡(jiǎn)單化、統(tǒng)一化，聽(tīng)起來(lái)與鄭板橋追求的書畫筆墨及文字之“簡(jiǎn)約”，同出一轍。兩者實(shí)質(zhì)上也就是所謂“奧卡姆剃刀”原則的變換說(shuō)法，同屬“簡(jiǎn)約之美”。

奧卡姆不是人名，是英格蘭的一個(gè)村莊。14世紀(jì)時(shí)那兒出了一位叫威廉的邏輯學(xué)家。此人流傳下來(lái)的東西不多，唯有這一句話膾炙人口：“Entities should notbe multiplied unnecessarily”?？捎弥形膶⑵浞g成一段八字格言：“如無(wú)必要，勿增實(shí)體”。意思是說(shuō)，刪除一切沒(méi)必要的多余“實(shí)體”，留下最少的。

對(duì)于理論物理，這一原理最好的表述是：當(dāng)你面對(duì)著導(dǎo)致同樣結(jié)論的兩種理論，選擇那個(gè)最簡(jiǎn)單的，實(shí)體最少的！物理統(tǒng)一理論中的實(shí)體，可被理解為基本規(guī)律、粒子、和作用力。也就是說(shuō)，統(tǒng)一，就是用最少數(shù)目的物理規(guī)律來(lái)描述自然現(xiàn)象；用最少數(shù)目的“不可分割基本粒子”來(lái)構(gòu)成所有的物質(zhì)；用最少種類的“力”來(lái)描述物質(zhì)之間的相互作用，這才符合奧卡姆剃刀原則，符合簡(jiǎn)約之美！

牛頓曾經(jīng)感嘆地說(shuō)過(guò)：“我能計(jì)算天體運(yùn)行的軌道，但無(wú)法計(jì)算人類的瘋狂”

奧卡姆剃刀原則也許難以描述多變的社會(huì)現(xiàn)象及復(fù)雜的人性，但將其用于科學(xué)中的優(yōu)越性卻毋庸置疑。幾百年來(lái)，這一原理在科學(xué)上得到了廣泛應(yīng)用，從牛頓的萬(wàn)有引力到愛(ài)因斯坦的相對(duì)論，再到如今的標(biāo)準(zhǔn)模型，漫長(zhǎng)延綿的統(tǒng)一路上，奧卡姆剃刀已經(jīng)成為重要的科學(xué)思維理念。

然而，物理學(xué)中的統(tǒng)一理論，即用以描述物質(zhì)世界的“最少數(shù)目”的標(biāo)準(zhǔn)，是隨著時(shí)間而變化的?？茖W(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，實(shí)驗(yàn)手段不斷改進(jìn)和發(fā)展，各種理論得以建立和完善，我們對(duì)大自然的理性認(rèn)識(shí)也深入到不同的層次。這一切，使得在科學(xué)發(fā)展的不同歷史時(shí)期，會(huì)有不同意義下的不同“統(tǒng)一理論”，它們猶如在一條曲折流逝的河流中，一定位置出現(xiàn)的一片片平靜的港灣。河流總是從這些港灣和支流，不斷地吸取精華，沉淀糟粕，川流不息，奔向大海。

回頭看歷史，牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué)，無(wú)疑是物理史上第一片港灣。

牛頓有過(guò)如此一段名言：“將簡(jiǎn)單的事情考慮復(fù)雜，可以發(fā)現(xiàn)新領(lǐng)域；把復(fù)雜的現(xiàn)象看得簡(jiǎn)單，可以發(fā)現(xiàn)新規(guī)律?！边@句話描述了牛頓做物理做數(shù)學(xué)的基本思想方法，前一段說(shuō)的是科研中的具體過(guò)程，后一段則代表了他對(duì)物理理論規(guī)律追求“統(tǒng)一”的奧卡姆剃刀原則。牛頓是這么說(shuō)的，也是這么做的。牛頓發(fā)明微積分是前者，總結(jié)建立力學(xué)定律則是后者。

當(dāng)年，牛頓癡迷于思考二項(xiàng)式展開的數(shù)學(xué)問(wèn)題。數(shù)學(xué)前輩笛卡爾認(rèn)為這沒(méi)什么可想的，展開后的項(xiàng)數(shù)有無(wú)窮多，太復(fù)雜了，人的大腦是有限的，不應(yīng)該去思考這種與無(wú)窮有關(guān)的復(fù)雜問(wèn)題。可牛頓偏偏迷上了這個(gè)由無(wú)窮多項(xiàng)求和的復(fù)雜概念，這個(gè)概念又引導(dǎo)牛頓進(jìn)一步考慮無(wú)限細(xì)分下去而得到的無(wú)窮小量。他將這無(wú)窮小量稱為“極微量”，也就是現(xiàn)在我們所說(shuō)的“微分”。牛頓用他的無(wú)窮小量方法，對(duì)幾何圖形進(jìn)行了很多詳細(xì)的思考和繁復(fù)的計(jì)算，他曾經(jīng)將雙曲線之下圖形的面積，算到小數(shù)點(diǎn)后二百五十位！正是這種不畏艱難的精神和進(jìn)行繁復(fù)計(jì)算的超人能力，使牛頓最后發(fā)明了微積分，為數(shù)學(xué)、物理、乃至其它所有的科學(xué)技術(shù)，開拓了一片嶄新的天地！

牛頓的力學(xué)定律加萬(wàn)有引力，則毫無(wú)疑問(wèn)地是物理學(xué)中第一個(gè)“統(tǒng)一理論”。牛頓之前的物理學(xué)，已經(jīng)有了許多獨(dú)立的、貌似互不相關(guān)的物理定律。伽利略發(fā)現(xiàn)了慣性原理，認(rèn)為不受外力作用的物體將保持靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)；伽利略還從著名的比薩斜塔實(shí)驗(yàn)證實(shí)了自由落體所遵循的規(guī)律。開普勒在研究第谷提供的大量實(shí)驗(yàn)及觀測(cè)資料的基礎(chǔ)上，提出了行星運(yùn)動(dòng)三定律?；莞购秃?，當(dāng)時(shí)在力學(xué)、光學(xué)、等多個(gè)領(lǐng)域也都有所建樹。

然而，是牛頓第一個(gè)認(rèn)識(shí)到這些零零落落的孤立定律之間深刻的內(nèi)在聯(lián)系。他將這些分散的“支流”匯總在一起，完成了物理學(xué)上的第一次理論統(tǒng)一。

牛頓將地球吸引蘋果下落的力，與太陽(yáng)牽引月亮繞其旋轉(zhuǎn)的力，統(tǒng)一在一起，結(jié)合胡克發(fā)現(xiàn)的平方反比率，發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律。他將伽利略的慣性原理總結(jié)成牛頓第一定律，首先定義了不受外力作用的慣性參考系；然后，再將“慣性”的概念推廣到外力不為零的情形，提出非零的力將使物體產(chǎn)生非零加速度，這個(gè)加速度與外力成正比，與物體內(nèi)在的慣性質(zhì)量成反比。因此，牛頓第二定律將力、加速度、慣性質(zhì)量三者之間的關(guān)系，總結(jié)統(tǒng)一在一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)公式（F=ma）中，邁出了將運(yùn)動(dòng)學(xué)發(fā)展為動(dòng)力學(xué)的關(guān)鍵性一步，建立了物體在力的作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。接著，牛頓又在第三定律中，提出任何力都是成雙出現(xiàn)的，這兩個(gè)力總是大小相等、方向相反，稱之為“作用與反作用”。

與那些“孤立”定律不同的是，牛頓三大定律所描述的是“所有”物體在力的作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。這兒的物體，可以是地面上的沙粒，也可以是宇宙中的天體。牛頓用鋒利的奧卡姆剃刀，將物體的大小、形狀、質(zhì)地、軟硬之類不重要的具體性質(zhì)通通砍去，只留下一個(gè)質(zhì)量m。因此，所有的物體都變成了一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，它們?cè)诹Φ淖饔孟?，都符合同樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

不過(guò)，牛頓在物理理論的統(tǒng)一路上，有推波助瀾的作用力，也有逆向而行的反作用。牛頓用微粒說(shuō)來(lái)“統(tǒng)一”光學(xué)理論，打壓主張波動(dòng)說(shuō)的胡克和惠更斯等。后來(lái)，牛頓發(fā)表了《光學(xué)》一書，由于牛頓的權(quán)威，這個(gè)光微粒的概念統(tǒng)治物理界100多年，直到后來(lái)菲涅爾的工作，光的波動(dòng)說(shuō)才重見(jiàn)天日。根據(jù)現(xiàn)在的物理學(xué)觀點(diǎn)，光既有微粒性，也有波動(dòng)性，它們是光學(xué)理論不可或缺的兩個(gè)方面。

無(wú)論如何，正如牛頓的墓碑上所寫的：“人類應(yīng)該歡呼，地球上曾經(jīng)存在過(guò)這樣一位偉大的人類之光”，他的確是人類之光，也是物理學(xué)統(tǒng)一路上的第一人。

場(chǎng)論的思想，則始于麥克斯韋和法拉第的電磁場(chǎng)理論。法拉第在進(jìn)行并記錄了大量電磁實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，提出了“場(chǎng)”的概念。精通數(shù)學(xué)的麥克斯韋，希望用微分方程來(lái)描述和總結(jié)這些實(shí)驗(yàn)規(guī)律。開始時(shí)，麥克斯韋面對(duì)著20多個(gè)方程式，其中包括由庫(kù)侖、高斯、法拉第、安倍等人研究總結(jié)的各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，還包括電介質(zhì)的性質(zhì)，各種電磁現(xiàn)象的規(guī)律等等。麥克斯韋大刀闊斧地?fù)]舞奧卡姆剃刀，剃去冗余重復(fù)的部分，加上必要的新概念，最后將它們高度凝聚提煉簡(jiǎn)化為四個(gè)對(duì)稱而漂亮的矢量方程式，將電、磁、光三者“統(tǒng)一”于一個(gè)經(jīng)典場(chǎng)中。

后來(lái)，愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論，將時(shí)間和空間的概念，統(tǒng)一于一個(gè)四維的時(shí)空框架，時(shí)間和空間不再是絕對(duì)而單獨(dú)的存在，而是被洛倫茨變換互相聯(lián)系在一起的整體。從狹義相對(duì)論的時(shí)空概念，就能得到尺收縮、鐘變慢的結(jié)論，與以太中的洛侖茲理論得到的結(jié)論一致，那么，以太的“實(shí)體”于此是多余的，因此，它被愛(ài)因斯坦用奧卡姆剃刀無(wú)情地剃去。

愛(ài)因斯坦留下兩條他認(rèn)為必要的實(shí)體：相對(duì)性原理和光速不變，建立了狹義相對(duì)論。再后來(lái)，他將相對(duì)性原理擴(kuò)展，用等效原理將引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量等同起來(lái)，將引力效應(yīng)與時(shí)空幾何統(tǒng)一起來(lái)，建立了廣義相對(duì)論。

物理學(xué)的一次又一次的進(jìn)展，原來(lái)都是和一次又一次的“統(tǒng)一”聯(lián)系在一起，難怪愛(ài)因斯坦最后要將其半生的努力獻(xiàn)給統(tǒng)一大業(yè)。

物理學(xué)家們從上世紀(jì)80年代開始建立的“標(biāo)準(zhǔn)模型”，是統(tǒng)一路上的一個(gè)重要成果。標(biāo)準(zhǔn)模型建立在楊-米爾斯規(guī)范場(chǎng)理論的基礎(chǔ)上，將目前物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰磕軌蜻_(dá)到的微觀世界最小層次的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和相互作用，統(tǒng)一于61種基本粒子。該理論所預(yù)言的數(shù)種粒子在實(shí)驗(yàn)中均被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，2012年最后發(fā)現(xiàn)的希格斯粒子，為這個(gè)理論貼上了一個(gè)醒目的標(biāo)簽。

盡管標(biāo)準(zhǔn)模型取得了一定的成功，但也發(fā)現(xiàn)它與少量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不相符合。并且，它將引力拋棄在外，因此人們并不認(rèn)為它能夠作為將來(lái)所謂“終極理論”的候選者。此外，現(xiàn)有的物理理論也無(wú)法解釋宇宙學(xué)領(lǐng)域傳來(lái)的有關(guān)暗物質(zhì)、暗能量的新信息。

上世紀(jì)初物理界的兩場(chǎng)革命，帶給了我們相對(duì)論和量子理論。如今，物理學(xué)需要新一輪的革命，將兩者結(jié)合統(tǒng)一在一起。這種微觀和宇觀的統(tǒng)一，是否能為物理學(xué)以及其他科學(xué)的統(tǒng)一之路，開辟出一條新的捷徑？相信科學(xué)家們將繼續(xù)努力，讓我們期待欣賞大自然更高一層次的“簡(jiǎn)約之美”！