物理學中的統(tǒng)一路，實際上追求的是一種簡約之美。

把復(fù)雜的事情簡單化，是一種本領(lǐng)和智慧。簡約并不簡單，大智若愚，大道至簡，用簡去繁，以少勝多。中國清代有位書畫家鄭板橋，被稱為“揚州八怪”之一，在書齋中掛了一幅自寫的對聯(lián)，題曰：“刪繁就簡三秋樹，領(lǐng)異標新二月花”，以此表明他的書法及文學理念，主張以最簡練清晰的筆墨，不同凡響的思想，表現(xiàn)出最豐富的內(nèi)容。

物理學家的“統(tǒng)一”，是要統(tǒng)一些什么？歸納起來有三個方面：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單化。從多變少，由少歸一，便謂之統(tǒng)一。

因而，物理學家所追求的簡單化、統(tǒng)一化，聽起來與鄭板橋追求的書畫筆墨及文字之“簡約”，同出一轍。兩者實質(zhì)上也就是所謂“奧卡姆剃刀”原則的變換說法，同屬“簡約之美”。

奧卡姆不是人名，是英格蘭的一個村莊。14世紀時那兒出了一位叫威廉的邏輯學家。此人流傳下來的東西不多，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：“如無必要，勿增實體”。意思是說，刪除一切沒必要的多余“實體”，留下最少的。

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

牛頓曾經(jīng)感嘆地說過：“我能計算天體運行的軌道，但無法計算人類的瘋狂”

奧卡姆剃刀原則也許難以描述多變的社會現(xiàn)象及復(fù)雜的人性，但將其用于科學中的優(yōu)越性卻毋庸置疑。幾百年來，這一原理在科學上得到了廣泛應(yīng)用，從牛頓的萬有引力到愛因斯坦的相對論，再到如今的標準模型，漫長延綿的統(tǒng)一路上，奧卡姆剃刀已經(jīng)成為重要的科學思維理念。

然而，物理學中的統(tǒng)一理論，即用以描述物質(zhì)世界的“最少數(shù)目”的標準，是隨著時間而變化的?？茖W技術(shù)不斷進步，實驗手段不斷改進和發(fā)展，各種理論得以建立和完善，我們對大自然的理性認識也深入到不同的層次。這一切，使得在科學發(fā)展的不同歷史時期，會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，無疑是物理史上第一片港灣。

牛頓有過如此一段名言：“將簡單的事情考慮復(fù)雜，可以發(fā)現(xiàn)新領(lǐng)域；把復(fù)雜的現(xiàn)象看得簡單，可以發(fā)現(xiàn)新規(guī)律。”這句話描述了牛頓做物理做數(shù)學的基本思想方法，前一段說的是科研中的具體過程，后一段則代表了他對物理理論規(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)建立力學定律則是后者。

當年，牛頓癡迷于思考二項式展開的數(shù)學問題。數(shù)學前輩笛卡爾認為這沒什么可想的，展開后的項數(shù)有無窮多，太復(fù)雜了，人的大腦是有限的，不應(yīng)該去思考這種與無窮有關(guān)的復(fù)雜問題?？膳ｎD偏偏迷上了這個由無窮多項求和的復(fù)雜概念，這個概念又引導牛頓進一步考慮無限細分下去而得到的無窮小量。他將這無窮小量稱為“極微量”，也就是現(xiàn)在我們所說的“微分”。牛頓用他的無窮小量方法，對幾何圖形進行了很多詳細的思考和繁復(fù)的計算，他曾經(jīng)將雙曲線之下圖形的面積，算到小數(shù)點后二百五十位！正是這種不畏艱難的精神和進行繁復(fù)計算的超人能力，使牛頓最后發(fā)明了微積分，為數(shù)學、物理、乃至其它所有的科學技術(shù)，開拓了一片嶄新的天地！

牛頓的力學定律加萬有引力，則毫無疑問地是物理學中第一個“統(tǒng)一理論”。牛頓之前的物理學，已經(jīng)有了許多獨立的、貌似互不相關(guān)的物理定律。伽利略發(fā)現(xiàn)了慣性原理，認為不受外力作用的物體將保持靜止或作勻速直線運動；伽利略還從著名的比薩斜塔實驗證實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驗及觀測資料的基礎(chǔ)上，提出了行星運動三定律。惠更斯和胡克，當時在力學、光學、等多個領(lǐng)域也都有所建樹。

然而，是牛頓第一個認識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)一在一個簡單的數(shù)學公式（F=ma）中，邁出了將運動學發(fā)展為動力學的關(guān)鍵性一步，建立了物體在力的作用下的運動規(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動規(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，只留下一個質(zhì)量m。因此，所有的物體都變成了一個質(zhì)點，它們在力的作用下，都符合同樣的運動規(guī)律。

不過，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。牛頓用微粒說來“統(tǒng)一”光學理論，打壓主張波動說的胡克和惠更斯等。后來，牛頓發(fā)表了《光學》一書，由于牛頓的權(quán)威，這個光微粒的概念統(tǒng)治物理界100多年，直到后來菲涅爾的工作，光的波動說才重見天日。根據(jù)現(xiàn)在的物理學觀點，光既有微粒性，也有波動性，它們是光學理論不可或缺的兩個方面。

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

場論的思想，則始于麥克斯韋和法拉第的電磁場理論。法拉第在進行并記錄了大量電磁實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，提出了“場”的概念。精通數(shù)學的麥克斯韋，希望用微分方程來描述和總結(jié)這些實驗規(guī)律。開始時，麥克斯韋面對著20多個方程式，其中包括由庫侖、高斯、法拉第、安倍等人研究總結(jié)的各種實驗現(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揮舞奧卡姆剃刀，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化為四個對稱而漂亮的矢量方程式，將電、磁、光三者“統(tǒng)一”于一個經(jīng)典場中。

后來，愛因斯坦的狹義相對論，將時間和空間的概念，統(tǒng)一于一個四維的時空框架，時間和空間不再是絕對而單獨的存在，而是被洛倫茨變換互相聯(lián)系在一起的整體。從狹義相對論的時空概念，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“實體”于此是多余的，因此，它被愛因斯坦用奧卡姆剃刀無情地剃去。

愛因斯坦留下兩條他認為必要的實體：相對性原理和光速不變，建立了狹義相對論。再后來，他將相對性原理擴展，用等效原理將引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量等同起來，將引力效應(yīng)與時空幾何統(tǒng)一起來，建立了廣義相對論。

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

物理學家們從上世紀80年代開始建立的“標準模型”，是統(tǒng)一路上的一個重要成果。標準模型建立在楊-米爾斯規(guī)范場理論的基礎(chǔ)上，將目前物理實驗?zāi)芰磕軌蜻_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)種粒子在實驗中均被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，2012年最后發(fā)現(xiàn)的希格斯粒子，為這個理論貼上了一個醒目的標簽。

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

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