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图14-7 根据类型和质量排列的标准模型粒子的总结表。灰色圆圈（有的在方框内）表示粒子质量。我们会从中发现标准模型元素的神奇变化。
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2007年2月，诺贝尔奖获得者、理论物理学家默里·盖尔曼在美国加州召开的TED大会上发表演讲。TED大会每年召开一次，与会者在各种主题上发表自己的新想法，是一次在科学、技术、文学、娱乐以及其他前沿领域中分享创新理念的盛宴。盖尔曼那万人空巷的演讲获得了全场观众的起立鼓掌，他演讲的主题是关于科学中的真与美。演讲的基本前提可以很好地用他的话总结——恰好呼应英国诗人约翰·济慈（John Keats）的诗：“真即是美，美即是真。”[62]
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盖尔曼有很好的理由相信这个伟大宣言。他的重要发现足以令他获得诺贝尔奖，其中有一些是关于夸克的，他掌握着可以把20世纪60年代实验中发现的看似随机的数据优美地组织起来的基本原理。在默里的亲身经历里，对美（或者至少是简洁性）的追寻也催生了真理。
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听众中没有人质疑他的观点。毕竟绝大多数人喜欢美与真理相伴的想法，因此寻找一个往往会揭示另一个。但我总是觉得这个假设有一点不可靠。虽然每个人都相信伟大的科学理论的核心是美，并且真理永远在美学上是令人满意的，但是美从某种程度上来说，是一个主观标准而非真理的可靠裁决者。
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在真理与美的评判中，基本的问题是：该判定不是一直成立的，只有时机合适时才成立。如果真理与美等价，那么“丑真理”就永远也不会进入我们的字典里。尽管这些话不是专门针对科学，我们对世界的观察也并不总是美的。达尔文的同事托马斯·赫胥黎（Thomas Huxley）很好地总结了这种观点。他说：“科学是整理好的常识，许多美的理论都被丑陋的事实给扼杀了 。”[1]
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让事情变得更难的是，物理学家必须接受“宇宙和它的元素不全都是美的”这个令人不安的事实。我们观测到过很多我们想要理解的杂乱现象。在理想情况下，物理学家很想发现一个简单的理论，它仅仅需要很少的规则与最少可能的基本元素，就能揭示所有的结果。但是即使在寻找最简单、优美、统一的理论的过程中——该理论可以用来预测任何粒子物理学实验的结果，哪怕我们找到了这种理论，我们也需要众多步骤才能将它与现实世界相联系。
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宇宙是如此复杂。在我们将一个简单、备用的构想联系到更复杂的周遭世界之前，我们还需要有新的元素和原理。这些附加的元素可能会破坏初始设定的构想中的美感，就像特殊条款经常会干扰国会法案理想的立法初衷。
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由于存在失败的可能性，我们如何尝试去超越我们所知道的？如何诠释目前还没有解释的现象？本章将阐述关于美的概念以及审美标准在科学中担当的角色，以及将美作为指导原则的优缺点。本章同时会介绍建模知识，它采用一种自下而上的科学研究方法并且兼顾美学标准，来猜想接下来会被发现的理论。
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美
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我最近与一位艺术家聊天，他幽默地评论当代科学的一个巨大讽刺是，今天的研究者看起来比时下的艺术家更有可能将美作为他们的目标。当然艺术家们并没有遗弃美学标准，但是他们在讨论工作的同时还会讨论发现与发明。科学家们虽然也珍视其他属性，但他们同时致力于发现最引人注目的优美理论。
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尽管许多科学家对于优雅的评价很高，他们关于简单与美却有不同的定义。就像你与邻居就当今艺术家，例如达明安·赫斯特（Damien Hirst）的才华有着强烈的分歧一样，不同科学家对不同的科研方向也有着各自的喜好。
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与志同道合者一样，我倾向于寻找能将观测到的表观不同的现象联系起来的基本原理。我的绝大多数弦理论同行研究具体的可解理论，他们会使用艰深的数学公式解决玩具问题（toy problem）——不必与真实的物理设置相关联的问题，那些只有以后才能被发现可以应用于观测到的物理现象的问题。其他物理学家则倾向于关注仅有简洁优雅公式的理论，这些理论可以产生许多他们可以进行系统计算的实验预测。
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有趣的原理、高级数学与复杂的数值模拟都是物理学的一部分。绝大多数科学家很重视它们，但是我们根据自认为最满意或者最可能引领科学发展的事物选择最优的。事实上，我们常常按照哪一种方法与我们独特的偏好和天赋相契合，来选择它们。
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不仅当前的审美观点会变。与艺术一样，随着时间流逝，连态度也会演变。默里·盖尔曼的专业——量子色动力学，就是一个极好的例子。
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盖尔曼关于强相互作用力的猜想基于一个天才的洞察力——20世纪60年代不断发现的粒子可以被组织成一个合理模式，以此来解释它们的丰度和类型。他假设存在更多被称为夸克的基本粒子，认为它们带一种新型的电荷。这样，强相互作用力就会影响任何携带该种假想电荷的物质（就像电相互作用将电子和带电原子核结合起来，形成电中性原子）。如果这是真的话，那么所有被发现的粒子就可以被理解成这些夸克的束缚态（聚集在一起的不带净电荷的物质）。