本文发表于《大众科学》的前博客网络，仅反映作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点。
统一是物理学中一个古老的目标。自从19世纪的物理学家如麦克斯韦和克劳修斯试图统一不同的物理现象以来，寻找一个能够连接所有已知力和物理定律的大统一理论一直是物理学家们或明或暗的梦想。从某种意义上说，对统一的探求是对和谐的探求，渴望通过一个单一的优雅定律或方程式的视角来观察整个宇宙，从而解释一切。
大多数统一的尝试都取得了显著的成功。首先，热力学的先驱们将力学和热学结合在一起，然后法拉第和麦克斯韦实现了将电、磁和光学编织成无缝画卷的壮举。甚至爱因斯坦著名的方程式也可以被看作是一种统一，它强调了物质和能量等基本量只是同一枚硬币的两面。
统一的思想贯穿了二十世纪，从确立波粒二象性到创建理解狭义相对论和量子力学的共同框架。费曼、温伯格和特·胡夫特等粒子物理学的先驱们曾使我们无限接近“最终”理论的终极目标。然而，这仅仅是无限接近而已；众所周知，引力仍然难以捉摸，它与量子理论的统一仍然是近五十年来物理学中也许是最伟大的未解难题。从爱因斯坦到爱德华·威滕，世界上许多最杰出的人物都曾试图解决这个问题，但鲜有成功。弦理论声称它可以完成这项任务，但在做出关于此效应的可靠、可验证的预测方面，它并不比其他理论更进一步。
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从实验的角度来看，探测引力量子理论的最佳方法之一是寻找引力子，即被认为介导引力的粒子。探测引力子的根本问题是引力的性质极其微弱。为了解决这个问题，研究人员设计了极其灵敏的设备，原则上应该能够探测到甚至离散的引力子。这项努力的成果之一是LIGO，激光干涉引力波天文台，它使用极其灵敏的干涉仪来探测引力波通过时引起的微小时空位移。LIGO是物理学和工程学的奇迹，其真正目的是探测引力波，而引力波是经典广义相对论的预言。一个典型的实验将研究高聚焦激光束在给定距离的两个镜面腔体之间反射的干涉现象，等待来自特定源的引力波在它们之间通过。然后，正如维基百科所说
当引力波通过干涉仪时，局部区域的时空会发生改变。根据波的来源和极化，这会导致一个或两个腔体的有效长度发生变化。光束之间有效长度的变化将导致腔体中当前的光与入射光之间产生非常轻微的相位差。因此，腔体将周期性地略微偏离共振，并且在探测器处被调谐为相消干涉的光束将具有非常轻微的周期性变化的失谐。这将产生可测量的信号。请注意，有效长度的变化和由此产生的相位变化是一种微妙的潮汐效应，必须仔细计算，因为光波受引力波的影响与光束本身一样大。
请注意最后一句，它谈到了效应的微妙性。但是，当涉及到探测引力子本身时，这种微妙性可能会被进一步放大。离散引力子的效应会有多微妙？在约翰·布罗克曼最近的一本书中的一章里，普林斯顿高等研究院的弗里曼·戴森试图量化这种微妙性（该章以论文的形式重印在高等研究院的新闻通讯中）。在这个过程中，他还告诉我们，统一引力和量子力学的努力可能最终注定要失败。这里的关键效应是引力波通过引起的两个镜子的位移，这导致激光束的干涉发生变化，从而产生信号。戴森的计算表明，这种变化可能非常小，以至于会被时空中的“背景”量子涨落所淹没。那么，您可能会说，我们将使镜子足够重，以便它们不会受到量子涨落的扰动。戴森告诉我们它们必须有多重
“由于环境和仪器噪声，实际的LIGO探测器只能探测到远强于单个引力子的波。但是，即使在完全安静的宇宙中，我也可以回答这个问题，即理想的LIGO探测器是否可以探测到单个引力子。答案是否定的。在安静的宇宙中，距离测量精度的限制是由镜子位置的量子不确定性决定的。为了使量子不确定性变小，镜子必须很重。基于已知的引力和量子力学定律的简单计算得出了一个惊人的结果。要用LIGO装置探测单个引力子，镜子必须非常重，以至于它们会以不可抗拒的力相互吸引并坍缩成黑洞。换句话说，自然本身禁止我们用这种装置观察单个引力子。”
去年我见到戴森时，他告诉我他曾努力寻找计算中的缺陷，但没有成功。如果这是真的，这种限制远远超出了探测离散引力子的范畴。这可能意味着引力的世界和亚原子粒子的世界将永远彼此分离，由于基本物理屏障的阻碍，彼此的领域无法相互涉足。正如戴森所说
“如果这个假设是正确的，那将意味着量子引力理论是无法检验的，并且在科学上毫无意义。经典宇宙和量子宇宙可以和平共处。两种图景之间的不相容性永远无法被证明。宇宙的两种图景都可能是真实的，而对统一理论的探求可能最终只是一种幻想。”
如果事实果真如此，我们应该感到懊恼吗？我不这么认为。缺乏量子引力理论可能意味着统一努力的终结，但这将表明宇宙比我们想象的更加多样化。统一性和多样性对宇宙的美丽贡献相当。达尔文的理论是对这一事实的完美诠释；虽然为物种进化提供了一种共同机制，但它也是对我们星球上生物令人惊叹的多样性的证明。如果自然的统一理论最终被证明是一场空想，我们应该庆幸，无论是什么创造力负责宇宙的演化，它都选择让宇宙比我们想象的更有趣。缺乏统一理论将完美地体现霍尔丹的名言：“宇宙不仅比我们设想的更怪异，而且比我们能够设想的更怪异”。我们未能找到统一理论，这只会意味着我们在发现宇宙是一个取之不尽的财富源泉方面取得了成功。为此，我们应该心怀感激。