■本报记者 韩扬眉

“理论物理学的不同领域有不同的价值观，而‘美’是能够统一这种多元价值观的。”近日，在云南大学举办的第十八届“彭桓武理论物理论坛”上，中国科学院院士、中国工程物理研究院研究生院教授孙昌璞在报告中说。

为什么需要理论物理

物理学的不同学科分支有各自的物理理论，为什么还需要有理论物理这样一门独立学科？

孙昌璞引用1977年物理学家王竹溪和郝柏林的一段解释说：“理论物理是把物理学的各个学科对物质运动规律的研究成果作出高度概括，表述为基本的定量关系，建立起统一深刻的理论体系，说明和预见新的物理现象。”

“理论物理是研究共性问题的，而不是只针对一事一时的具体情况。”孙昌璞表示，理论物理在沟通各个分支学科中起桥梁作用。

然而，理论物理是物理分支学科理论高度的综合交叉，判断一个理论好坏的价值观自然就是多元化的，价值观意义上的冲突也随之产生。

虽然物理学是实验科学，实验是检验理论的标准，但物理学不同分支领域的实验标准是有时间尺度差别的，这便是多元价值观导致的主要困境。

孙昌璞以上帝粒子的发现之路为例：1954年杨-米尔斯理论提出，经过对称性破缺、希格斯机制的发展，1967年以标准模型为标志的电弱统一理论建立。最终，2012年欧洲核子研究组织正式宣布，探测到的新粒子被暂时确认为希格斯玻色子。经过了近60年，理论得到了实验验证。

“一个好的理论需要多长时间得到实验验证，没有一个统一标准。”孙昌璞认为，比如，高能粒子物理需要昂贵的大型科学装置，其实验成功需要更长时间，如证实希格斯机制就用了50多年；凝聚态物理等衍生论领域贴近日常生活，大多采用相对经济、易实现的桌面实验系统，是否能即时证实有时就成为一个可操作的价值判断标准。

在孙昌璞看来，无论何种物理理论，都需要一条唯美的求真之路。他呼吁，科学管理者、顶尖科学家，都应该充分认识到不能简单拿一把尺子、用一个标准对待理论物理上的发现和创造。

当今物理学理论与实验更加密不可分，然而事实却不尽如人意。杨振宁曾指出，一方面，现代物理学实验越来越复杂，费用越来越高，其中每一项实验都需要很多年去准备和执行。高能物理实验的周期更长，不幸的是，以后还会越来越长。另一方面，高能物理理论越来越复杂，理论物理学家之间、理论物理学家和实验物理学家之间隔阂越来越大。

“求真”的标准是什么

理论与实验结合在基本物理上作出重大贡献的“出路”在何方？爱因斯坦的“大一统”梦想还能实现吗？没有即时的实验，理论物理“求真”的标准是什么？

“‘美’是统一理论物理多元价值观的一个标准。”孙昌璞说。爱因斯坦、麦克斯韦、狄拉克和杨振宁的具体科学实践都佐证了“唯美”标准的合理性。

爱因斯坦曾说：“如果一个理论的基本概念和假设接近于经验，它就具有一种重要的优越性，人们对这样一种理论自然就有更大信心，被引入歧途的危险性就比较小。然而，随着认识的深入，我们要寻求物理理论基础的逻辑简单性和一致性，因而就要放弃上述优越性。”

“以极度浓缩的数学语言写出了物理世界的基本结构，可以说它们是造物者的诗篇。” 杨振宁的感受是，这就是理论物理之美。

为什么理论物理学的“唯美”能统一不同领域存在的多元价值观？孙昌璞总结说，物理理论之美在于自然物质有结构之美，而描述它的理论框架必有数学之美，其逻辑之真是客观存在的。因此，“美”能够统一理论物理多元价值观的基本理由包含在数学的价值观当中。

孙昌璞说，很多伟大的物理学家在追求美的过程中，有“得”也有“失”。

孙昌璞曾问杨振宁：“您在学术上最大的‘失’是什么？”杨振宁回答说：“我不喜欢也没有发明对称性自发破缺机制，这个不够漂亮。虽有所失，但品味使然。”在那个时代，物理学家利用对称性自发破缺机制研究其他理论，获得了许多重大发现，而杨振宁花了大量时间对这类机制作出一个严格的数学描述——非对角长程序。

“理论物理学家在求真过程中常常唯美至上，这推动了数学的发展，催生了现代数学的新领域。”孙昌璞说。

好理论与实验必须是“双盲”的

有时，实验物理学家对已知的“理论”盲目地深信不疑，因而主观选择实验数据以“验证”不怎么正确的“理论”，继而声明有重大发现，致使问题十分严重，如最近“天使粒子”的“发现”。

孙昌璞表示，一个好的理论与实验相结合，必须是“双盲”“背靠背”的，否则就会出现互相人为拟合趋同的科学诚信问题。一个好的理论物理成果，要独立放在那里，实验物理学家“背靠背”独立验证它的预言。一个好的实验，要开放所有认真测量得到的数据，最好让不同理论组“背靠背”地解释数据，获得新发现。

在孙昌璞看来，对于涉及理论预言的实验验证，我们必须追问：到底实验“验证”了什么？

“基本物理的理论在一段时间内可以与直接的实验验证保持距离。事实上，当代物理学的重大发现几乎没有几个是理论和实验直接合作发表的。”孙昌璞说。

最后，孙昌璞认为理论物理未来的发展趋势可能是“应用理论物理”，倡导理论物理学家走向“美而有用”的科学研究。他强调：“国家需求驱动的科学研究与自由探索一样，会取得基础物理的重要突破。”