從物理學(xué)到化學(xué)到生物學(xué)，再到社會(huì)學(xué)，它們是如何連接起來(lái)的？

這個(gè)世界是如何運(yùn)行的？

現(xiàn)在物理學(xué)給出了一個(gè)非常簡(jiǎn)潔的答案，總共就三句話，

第一句話:地球上所有常見(jiàn)的自然現(xiàn)象都是由電磁力和引力驅(qū)動(dòng)的。

我們都知道，總共有四種基本作用力，其中強(qiáng)力和弱力只在原子核里面起作用，在地球上只有核武器、放射性或者高能物理實(shí)驗(yàn)室這些極端的環(huán)境才會(huì)用到強(qiáng)力和弱力，其他地方都是有電磁力和引力主宰的。

我們講過(guò)生活中你見(jiàn)過(guò)的所有類型的力，除了重力以外，其他的力歸根結(jié)底都是電磁力，比如說(shuō)，拉力、彈力、摩擦力、支持力、浮力，本質(zhì)上都是電磁力。

聲音、電、磁、光、顏色、熱傳遞、化學(xué)反應(yīng)，歸根到底也來(lái)源于電磁力。

風(fēng)雨雷電、地震、火山爆發(fā)等所有自然現(xiàn)象都是在電磁力和引力的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行的，電磁力和引力的數(shù)學(xué)公式是這樣的，電磁力對(duì)應(yīng)著量子電動(dòng)力學(xué)公式，引力對(duì)應(yīng)著廣義相對(duì)論公式。

我們初中，高中，大學(xué)學(xué)的幾乎所有的物理理論都在以上這兩個(gè)公式里。

比如說(shuō)歐姆定律，福利公式，杠桿原理，牛頓運(yùn)動(dòng)三大定理，麥克斯韋方程，薛定諤方程等等，通通都在這兩個(gè)公式里面。

地球上所有物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)都必須嚴(yán)格遵守這兩個(gè)公式。因此地球上所有的現(xiàn)象都是由電磁力和引力驅(qū)動(dòng)的。我們可以進(jìn)一步思考一下，上次我們講過(guò)自然法則必須用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)來(lái)描述，你說(shuō)這兩個(gè)公式像不像近似簡(jiǎn)略版的“自然法則”？

第二句話，地球上所有穩(wěn)定存在的物質(zhì)都是有上夸克、下夸克、電子三種基本粒子組成的，沒(méi)有其他東西，只有這三種基本粒子（才能組成穩(wěn)定存在的物質(zhì)）。

第三句話，對(duì)稱破缺造就了這個(gè)多姿多彩的世界。

我們都知道，物理學(xué)是化學(xué)的基礎(chǔ)，化學(xué)是生命科學(xué)的基礎(chǔ)，生命科學(xué)是社會(huì)學(xué)的基礎(chǔ)。

那你有沒(méi)有思考過(guò)這些學(xué)科之間是怎么連接起來(lái)的呢？

其實(shí)，現(xiàn)代科學(xué)對(duì)這個(gè)問(wèn)題還沒(méi)有共識(shí)，有一種主流的答案是：對(duì)稱破缺。

什么是“對(duì)稱破缺”？

當(dāng)外界環(huán)境的變化達(dá)到一定閾值就會(huì)出現(xiàn)“臨界點(diǎn)“，系統(tǒng)會(huì)由原來(lái)的“高對(duì)稱”變成“低對(duì)稱的穩(wěn)定有序狀態(tài)”。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，“對(duì)稱破缺”就是馬克思說(shuō)的“量變引起了質(zhì)變”，馬克思是用模糊的哲學(xué)語(yǔ)言來(lái)描述的，但是“對(duì)稱破缺”是用精確的數(shù)學(xué)語(yǔ)言來(lái)描述的。

舉個(gè)例子，水蒸氣凝結(jié)成水、水又結(jié)冰就是兩次因?yàn)闇囟茸兓�而發(fā)生“對(duì)稱破缺”的過(guò)程。因?yàn)樵诒�里面水分子移�?dòng)“整數(shù)格”后冰能保持不變（對(duì)稱），但是在水蒸氣里面，水分子移動(dòng)“任意距離”后，水蒸氣都能保持不變（對(duì)稱）。比如說(shuō)移動(dòng)半格、1/3格都行。

因此，水蒸氣比冰有更高的空間連續(xù)平移對(duì)稱性。水蒸氣里的分子是雜亂無(wú)章的但是冰里面的分子排列比較有秩序，因此水蒸氣冷卻成冰是犧牲了連續(xù)平移對(duì)稱性，換來(lái)了更加有秩序。像這樣的例子還有很多很多很多，比如說(shuō)時(shí)間繁衍對(duì)稱破缺產(chǎn)生了磁鐵的有序結(jié)構(gòu)，相位對(duì)稱破缺產(chǎn)生了超流體等等。

總之一句話，對(duì)稱破缺能讓系統(tǒng)變得更加有秩序。

物理學(xué)最大的一個(gè)分支是凝聚態(tài)物理，凝聚態(tài)物理連接著物理學(xué)、化學(xué)、生命科學(xué)和材料學(xué)。凝聚態(tài)物理的奠基人anderson說(shuō)過(guò)對(duì)稱不能連續(xù)變化是凝聚態(tài)物理的第一定理，因此凝聚態(tài)物理的核心是“對(duì)稱破缺”，所以對(duì)稱破缺是物理學(xué)化，學(xué)生科學(xué)和材料學(xué)之間的橋梁。

舉個(gè)例子，碳/氫/氧原子的對(duì)稱性要高于氨基酸，于是在特殊條件下碳/氫/氧原子會(huì)“對(duì)稱破缺”到更有秩序的“氨基酸”，氨基酸的對(duì)稱性要高于蛋白質(zhì)，于是在特殊條件下，“氨基酸”也會(huì)對(duì)稱破缺到更有秩序的“蛋白質(zhì)”，就這樣從物理學(xué)的化學(xué)再到生命科學(xué)，對(duì)稱性不斷降低，但是越來(lái)越復(fù)雜，越來(lái)越有秩序。

這同時(shí)也解決了另外一個(gè)重大的問(wèn)題，我們都知道，物理學(xué)里面有很多放之四海皆準(zhǔn)的理論，比如說(shuō)能量守恒定律，動(dòng)量守恒定律在哪里都正確，但是化學(xué)里面（幾乎）沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的理論或公式，化學(xué)里（幾乎）所有的理論都有“例外”，比如說(shuō)元素周期律經(jīng)常出現(xiàn)例外，再比如有馬氏，也有反馬氏，有芳香性，也有反芳香性等等。

化學(xué)理論充滿了各種“例外”。生命科學(xué)和社會(huì)學(xué)就更慘了，靠譜的（統(tǒng)一性的）理論都沒(méi)幾個(gè)，為什么從物理學(xué)到社會(huì)學(xué)統(tǒng)一性的理論越來(lái)越少？

就是因?yàn)閺奈锢韺W(xué)到社會(huì)學(xué)，對(duì)稱性不斷破缺，對(duì)稱性越來(lái)越低。以前我們講過(guò)諾特定理，對(duì)稱和守恒一一對(duì)應(yīng)，對(duì)稱性越低“守恒性”就越差，理論的適用范圍就越小，所以生命科學(xué)和社會(huì)學(xué)的理論準(zhǔn)確率都不高。

宇宙大爆炸的起始點(diǎn)對(duì)稱性極高，之后對(duì)稱破缺成了四種基本作用力之后電磁力繼續(xù)破缺形成了“凝聚態(tài)物理”，而“凝聚態(tài)物理”又連接著化學(xué)和分子生物學(xué)，就這樣從宇宙大爆炸開(kāi)始一層層的對(duì)稱破缺下去，就形成了我們這個(gè)多姿多彩的世界。

最后，總結(jié)一下。

從物質(zhì)角度觀察，上夸克、下夸克和電子組成了地球上所有常見(jiàn)的物質(zhì)；從能量角度觀察，“電磁力和引力”驅(qū)動(dòng)著地球上所有常見(jiàn)物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)；從信息角度觀察，對(duì)稱和對(duì)稱破缺一層層的塑造了這個(gè)多姿多彩的世界。

這個(gè)世界是如何運(yùn)行的？這就是現(xiàn)代物理學(xué)給出的答案！

當(dāng)然了，在這篇文章中我們只分析了地球上常見(jiàn)的物質(zhì)和常見(jiàn)的現(xiàn)象，因此這三句話只是簡(jiǎn)略版的答案，如果擴(kuò)展到宇宙所有的物質(zhì)和所有的現(xiàn)象就需要完整版的答案。