〔提要〕在过去的五十年中，科学家无论在物理学的部分统一，还是它的整体统一都做了许多尝试。有的人曾企图搞一个包罗万象的封闭理论，但结果常常是僵硬的，最终没有不失败的。作者认为，科学家们应当把理论保持在合理的限度之内，特别是不要完全排除理论的开放性。
本文译自Physics today Vol. 26，No.9,1973。作者：Edoardo Amaldi.
什么是“物理学的统一”？它能完成到什么程度？在考虑这些问题以前，让我们先看一个更为广泛的问题——全部科学的统一。这问题本身又是一个更为广泛的问题——全部人类知识的统一的一个特例。全部人类知识的统一问题，我在此就不详细讲了。“科学的统一”通常是指在各门科学中所得到的结果的统一；把大量的杂散的专门发现协调组织成一个系统的整体，是一个现实的不能忽视的问题。它包括不同时代的宇宙学、地质学、物理学、生物学、行为科学、历史学和社会科学的方法和结果的比较。但是首先它意味着科学语言的统一。在科学中，甚至在一个专门学科中之所以出现某些困难，是因为无法肯定两个科学家谈论的是同一问题还是不同问题，或者是他们用各自不同的科学语言说的是同一种看法还是不同看法。
可是总有一个把所有这些人的努力统一起来的问题，这些人把科学方法用到集体和社会问题上去，结果这些努力就可以得到来自同心协力的动力。科学地探讨某些问题的尝试常常碰到阻碍（有时受到打击），这不仅仅是由于无知，而且也因为有些人受到偏见、教条、阶级利益、外在权威以及民族和社会舆论的影响而有意地反对科学态度。由这个观点看来，科学的统一问题是个极其重要的社会问题。
已经明确了科学统一的必要性，现在就谈谈我的主要论题，物理学的统一问题。
统一的朴素形式
首先我想通过回忆普朗克在莱顿的两个演讲来介绍一种历史观点。第一个演讲是在1908年12月9日（那时安东 · 罗伦茨和卡默林 · 昂纳斯仍旧还很活跃），题目是“物理世界图像的统一”[Die Einheitdes Physikalischen Weltbildes]，第二个演讲是20年以后在1929年2月18日作的，叫做“关于物理世界图像的二十年工作”[Zwanzig Jahre Arbeit am Physikalischen Weltbild]。
第一个演讲一开始就谈到，自然科学从一开始就把各种各样的物理现象概括成一个统一的体系，可能是一个公式作为自己最伟大的目标。泰勒斯的水，威廉· 奥斯特瓦尔德的能以及海恩利希 · 赫茨的最小曲率原理都轮流地作为物理世界图像的中心和实质被考虑过，全部物理过程都应当能在其中设计并且应当在其中找到解释。
普朗克论证说，为了理解物理学的发展方向，应当把现状和前一时代的主要状况作一比较。但他接着说，要看一门科学的发展达到了什么阶段，最好的标志是看它的基本概念如何定义，它的主要部分如何划分。普朗克的论点是：研究和定义的细分，如果是严格和适当的话，往往隐含了科学研究的最新的和最成熟的结果。他指出在1908年物理学大厦和原始时代的完全不同，在原始时代，物理学的各个部分是从直接的实际需要和特别显著的现象中产生出来的。
按照普朗克的观点，在1908年出现的物理学具有更加统一的性质了；它的“章”数大大减少，因为有些已经合并了。声学变成力学的一部分；磁学和光学也变成了电动力学的组成部分。
和这个简化随之而来的是历史的和人的因素从所有的定义中显著地消失了。例如，在研究电学的时候，没有人再想到用丝绸摩擦琥珀，在研究声学、光学和热学的时候，物理学家不再考虑相应的感觉，而是谈频率或波长以及热力学绝对温标了。
物理学发展的总趋势似乎是朝着一个统一的体系，而和拟人的因素——特别是和感觉的判断脱离关系了。在1908年物理学主要归结为两部分，力学和电动力学，或者按普朗克的话来讲，物资的物理学和以太的物理学。但是这两个领域的界限并不完全清楚，例如，原子发光很难说究竟属于物理学这两部分中的哪一个。
在做过这些考虑之后普朗克接着讨论了在进一步统一过程中肯定起本质作用的某些一般原理。他集中讨论了热力学第一定律和第二定律，探讨概率和熵之间的关系以及这两个基本定律之间在概念上的差异，第一定律绝对禁止第一类永动机而第二定律只是证明实现第二类永动机的概率极其微小。
普朗克在1929年的演讲里，再一次讨论了同一个主题；当然他注意到在这期间，主要是由于量子力学的出现，情况已经完全改变了。他的注意力现在主要集中在原子现象的概率描述上，集中在“感觉世界”的意义以及它和“真实世界”的区别上，按普朗克的观点，真实世界是与人类无关独立存在的。普朗克认识到真实世界的存在肯定不是由逻辑的、“理智的”考虑拼凑而成的，但是他声称真实世界是受理性［Vemunft]的制约，理性加上智力支配着物理学，正如同它支配着所有其他科学一样。
他指出随着时间的流逝，“感觉世界”的形象变得越来越抽象，他把这趋势看作是不断接近“真实世界”的缘故（但真实世界从原则上讲仍然是未知的）。然后，他论证说在这个接近过程中，世界图像应当不断地摆脱全部拟人的因素。因此，和人的测量技术有关的任何概念都不能作为物理“世界图像”的部分而被接受。按照这个理由，普朗克得出结论，量子力学的概率解释，特别是测不准原理，不能作为物理学大厦确定的组成部分而被接受。
我详细地谈了普朗克这两个演讲，并不是想对他的某些观点持批判的态度，而是因为我们可以从中学到很多东西。这样一位科学家把作用量子引入物理学，从而为现代科学思想最重要的剧变之一打开了大门，大约半个世纪以后，想想他是如何提出并论述物理学的统一问题是很有启发作用的。
我不想讨论量子力学的哥本哈根解释了，这解释对普朗克来说是显然不能接受的。他坚持认为存在着一个不可知的真实世界，它是区别于我们的感觉世界的，正如他清楚认识到的那样，它是人类唯一可认识的。
今天，仍旧在讨论同一个问题。有些人试图改变用来解释量子力学的语言，使它更像经典物理学；另一些人试图利用“隐参数”，这些“隐参数”无法检测但是却以典型的经典物理学的因果形式决定了实验的结果。我在这里不能详细评论或总结这个工作了——否则就离主题太远了。但是我要指出一个事实，一个老生常谈（在我看来或许比任何原则性的论据更有说服力）：今天每一个物理学家（或更一般地说，任何一个纯粹或应用科学家）在他日常工作中都运用量子力学的形式，讨论问题和表达结果都使用一种典型的量子力学概率解释的语言，不管他的政治或宗教信仰如何，也不管他是生活在一个什么样的社会里。这种普遍的一致对量子力学描述现象的客观性来说是提供了一种测度。当然，非常可能的是量子力学总有一天也会被取代，但是我们目前一点也不清楚在什么时候、以什么方式，朝什么方向会发生这种变化。今天看来似乎不可能的是：朝前迈这么一步对观测现象所做的描述会比量子力学描述更接近经典概念。
在读普朗克演讲时，应当认识到这样一个事实：他的论据（甚至他的语言）看来是如此的质朴和老式，不禁使我们想到所有一般性的思考都是多么短命，特别是和新的基本物理概念以及形式方法如作用量子和谐振子量子化概念相比较的时候更感到是这样。
部分统一过程
回顾过去，得到的印象是：世界的物理描述的历史发展是由一些连续不断的、其普遍性及深度越来越大的知识层次组成的。每一层都有一个完全确定的适用范围；必须超越每一层的界限才能达到另一层，这一层的特点是：和以前认识的层次相比具有更一般和包罗更广的定律，它的发现更加深入到宇宙的结构之中。
在这个描述性的框框里，确实发生了一些部分统一过程，有些具有纵向的性质，有些具有横向的性质。我用形容词“横向的”来说明物理学不同章节或不同部分的统一，如同普朗克在他1908年演讲中所提到的那样。纵向的统一是指不同深度的知识层次所属的理论对同一现象所做的描述之间的关系。在很多情况下，横向的统一伴随着纵向的统一，或者是由纵向的统一导出横向的统一，反过来也是这样。
在过去五十年，两种类型的统一过程一直是以非常的速度在继续进行。在这个方向上最重要的步骤都是和量子力学的出现及其不断的应用相联系的。
可以大概回想一下物质结构的研究，包括各种各样原子的、分子的、液态和固态现象的适当描述。这些发展开始于1926—27年，目前仍在进行。并且已经为大量的、极其重要的应用打开了大门。
同样可以提到量子力学在核过程及核结构中的应用，在这里就像在液态和固态的研究中一样，常常用到同样的基本概念。
其他一些重要的统一过程是在五十年代发生的。一个纵向的统一产生于这样的认识：有关物质观测性质的宏观参数可以用空间和时间关联函数来表示。它们嵌在体系的量子统计描述之中，无需诉诸任何特殊模型。
虽然自从1927年弗里茨 · 第尔耐克和普林斯，彼德 · 德拜和门克就已经使用了空间相关函数，而空间和时间相关函数的第一个例子则是由列昂 · 范荷夫在慢中子在物质中的散射问题中给出的。以后各种宏观参数，如介电常数，磁导率，电导率和热导率等等都用同样的两段法得到了：首先用两粒子时间相关函数表示这些参数，其次对这些相关函数做富里埃变换并在无限大波长取它的极限。
横向统一的一个有趣的例子是认识到在临界点附近发生的各种不同现象有十分显著的相似性。分子场方法引入了一个“序号数”的概念，并指出不同的相变问题之间有密切的关系。一种不同的理论方法，叫做“定标定律”，可以预测临界指数之间的关系，这些临界指数是用来描写不同关联函数和热力学导数中的奇异性的。
作为一种统一的思想骨架而产生和发展起来的场论，企图用类似于电磁场的方法来描述所有已知的亚核粒子之间各种类型的相互作用。在电磁情况下两个带电粒子之间的相互作用是通过光子来传递的，由于耦合常数比较小，使用各种微扰方法是完全合理的。这些方法能以非常高的精确度计算所有纯电磁现象。但是电磁场论有几个本质上的缺陷：为了能和实验进行比较而消除这些缺陷对计算结果的影响，要用到重整化这样的数学方法。这些方法不能完全令人满意，因为微扰展开的收敛性还缺乏证明。
从电磁场论到其他相互作用理论，事情就变得更糟。例如，在强相互作用情况，在这个方向上开头的几步是几个基本发现，如汤川秀树建议介子的存在。但是接下来的发展就碰到了不可逾越的障碍：由于耦合常数非常大，使用微扰方法不能证明是合理的。因此，在这种情况下，就找不到一种计算方法能提供足够精确的数值结果以和实验进行比较。
在弱相互作用情况，耦合常数比电磁相互作用小得多，因此初看起来，用微扰方法是完全合理的。事实确实是这样。但是由于弱相互作用包含了四个粒子振幅的乘积，耦合常数的量纲是能量的负二次幂理论是不可重整化的。
此外，作为弱相互作用的媒介而假设的介子（类似于电磁和强相互作用的媒介：光子和π，ρ，…，κ介子）尽管做了各种各样的实验想找到它，至今还没有观测到。有些论据认为它的质量应当如此之大（不小于37 GeV）以至于不能用现有的加速器或现在正在建造的加速器来产生它。它应当能在宇宙射线中作为能量非常高的μ介子的次级产物而被观测到。但是目前它仍旧是一个用场论语言描述弱相互作用的纯数学工具。
我们今天根本无法肯定地断言场论满意地统一描述了各种不同的相互作用。场论看起来非常合理是因为建立在类比和外延的基础上，但是归根结底，它事先假定了彼观测世界的结构均匀性，而这一点并没有先验地得到证明。
寻找类似的结构均匀性的一个有趣的历史先例是爱因斯坦的引力理论，他搞了很多年而没有成功。这个理论在1919年刚刚出现的时候，就以它的概念的优美、简单和丰富征服了科学界。因此在十年左右的时间里，当时许多最伟大的理论家都认为这个理论构成了物理学的将来发展都必须要与之适应的模型。很多物理学家确信：进一步推广爱因斯坦的两个原理（物理现实的几何表示以及相对于广义坐标的不变性）必将导致对爱因斯坦原有理论中没包括进去的主要现象的理解；那就是电磁场和物质。但是这些尝试没有成功，随着量子力学在1925的出现，物质和电磁场的理论沿着完全不同的路线在发展。
应当记住的是在量子电动力学中类似的情况也可能出现。在1928—30年主要由海森堡、泡利、狄拉克和费米迈开了头几步，1946—48年由朝永振 - 郎、许温格、费曼、戴森和其他人取得了巨大成功之后，大多数物理学家都确信量子电动力学必须作为构造场论的模型，特别是构造介子场的择型。但是今天有些迹象表明亚核粒子的某些实验观测需要场论框框以外的理论概念。
但是应当认识到：场论形式，它的非相对论近似，已经在核物理以及在固态和液态研究中找到广泛的重要的应用。准粒子、声子、旋子和磁子的概念和电子、中子和中微子的概念一样，代表着这些结构的组成要素，而这些结构则是我们称之为“可观测世界”或“现实”的基础部分。
量子场论方法在量子多体系统中的应用，可以提到由布吕克纳及其合作者开创的、由贝特、戈尔德斯通、胡根霍尔茨及其他人发展起来的核物质和原子核的理论。尽管从提供结合能和密度分布的观测数值角度看还不够满意，但是这方法具有相当的方法论价值，因为这是为数不多的企图从两核子系统的观测值推导出多核子系统性质的理论之一。
不可逆性的统计力学和处理所谓量子力学刘维表示的动力学问题所用的数学技术来源于普里高京及其合作者的工作，他们也是把量子场论方法应用到具有不可逆行为（如固体）的量子多体系统中去，重新表述了所得到的结果。
在基本粒子领域，存在着其他一些统一的尝试，仍旧使用场论的语言，尽管还处于发展的初期，这里也应当提一下。
第一个尝试是考虑强相互作用和引力场的统一。它的基本假设类似于光子和ρ°-ω-Φ的混合。以前提出这个假设是企图强调：在很好的近似程度内，强子电动力学能够同轻子电动力学区分开来，其结果是光子不能直接和强子相互作用，而只是通过和ρ-ωΦ混合间接地和强子相互作用。
根据类比，统一强相互作用和引力的尝试基于这样一个假设：引力子——爱因斯坦场量子——和某些已知的、有质的、强相互作用的自旋为2的粒子混合物之间发生了混合。在这样一种理论里，一个引力子和粒子直接作用，而只是间接地和重物质相互作用。
第二个尝试是指电磁相互作用和弱相互作用的统一。（把电磁和弱作用结合起来的想法很早就有了。魏因伯作第一个成功的尝试，以后又有其他人做这个工作。所提出拉格朗日函数相对于一个非阿贝尔群是不变的，这个条件有可能解释电荷的普遍性，同时也使理论可以重整化。）
物理学的整体统一
这些例子以及从物理学和很多边缘学科的不同章节中可以举出的其他很多例子，很清楚地说明了各种研究领域里所固有的理论发展的最重要的方面之一。但是它们并不是物理学的最大范围的统一——我是指把可观测世界的全部现有知识组织在一个演绎逻辑体系之中。存在着这样一个逻辑结构是拉普拉斯描述世界的一个基本假设，普朗克至少在1908年很明显地接受了这一点。
冯·魏茨塞克近年来重新审查了这样一个统一问题，他把物理世界的现有知识组织成五个相互联系的基本理论：（1）一个空间——时间结构的理论（特殊相对论，或者也包括广义相对论），（2）—个广义力学（量子理论），（3）—个关于客体的可能种类的理论（基本粒子理论），（4）一个不可逆性的理论（统计热力学），（5）—个有关物理世界总体的理论（宇宙论）。
特殊客体如原子核、原子、分子、波场和星体的理论不在魏茨塞克的表里，因为它们原则上可以由基本理论推导出来。魏茨塞克指出我们今天倾向于把理论（1），（2）和（4）或多或少地看成是最终的了，而为了找到（3）以及（5）还需要做大量的工作。
他指出这五个理论似乎像是物理学有系统的整体的组成部分，其实物理学的观点至今还相当混乱。这个统一原理可以表述如下：在空间——时间中存在着一些客体（1）。因此必须说明空间和时间。在空间和时间中对一个客体来说意味着它能运动。所以要有一组普遍的定律支配着所有可能的客体的运动（2）。所有的客体都能分成或多或少不同的种类，因此必须要有一个理论来说明那些客体的种类是可能的（3）。这个理论把客体看成是更基本的客体的组合。这个组合可以详细地加以描述，导致更高的种类（原子、分子等等）。它也可以用统计的方式来描述（4）。所有已知的客体都在相互作用，否则我们将无法认识它们。因此需要一个关于所有现存客体的理论（5）。
但是如果更仔细地分析一下理论之间的联系以及用来描述它们的概念有关的问题，就会看到这个对物理学的一种可能的统一所做的初步描述还有不少缺点。例如若干年前维格纳和萨列克讨论了理论（1）和理论（2）之间的联系。在分析了它们的基本概念之后，维格纳得出结论说“这两个理论之间几乎没有任何共同之处”。
如果广义相对论的公论被采纳，量子力学中所用的概念，例如位置和动量的测量，也显不出什么意义来。其中有个前提：坐标是唯一的辅助量，对每一个事件都可以指定任意的坐标值。在魏茨塞克1971年的论文中列举了很多其他的缺点。为了讲讲他的思路，我回顾一下他对理论（1）和（3）的联系所做的讨论，其中所面临的问题是：按照广义相对论，空间——时间结构是用引力来描述，但另一方面，引力又似乎是一个场，人们又想从基本粒子理论把它推演出来。
至于理论（2）和（3），魏茨塞克指出量子理论是阐明所有可能的客体运动的一般规律，而基本粒子理论则要描述客体的所有可能的种类。这个区别意味着什么还不清楚。或者这两个理论“最终将证明是同样广泛的，因此或许是完全一样的，或者按照广义量子理论来考虑那些客体是可能的，但这些客体被基本粒子物理的附加信息所排除。这第二种意见表达了通常的观点。但是那样一来，被排除的客体的量子理论结果就没有物理意义了：我们是否就应该抛弃它呢？”
魏茨塞克认识到探索物理学的统一是远远超出任何个人甚至是任何一代人工作的一项规划。但是他认为这样一种探索可以得到他称之为“哲学指导路线”的支持，而详细地论述这些哲学指导路线是他自己的主要任务。
他指出对于上面所列举的五种理论，某些基本概念是共同的，如客体、空间、相互作用、时间和概率，他相信彻底分析这些概念对于制备工具来建设统一的物理学是有帮助的。
关于“时间和概率”，魏茨塞克论证说所有的科学都是建筑在经验的基础之上，而经验意味着为了将来我们向过去学习：建立在过去经验基础之上的物理定律是用来预测将来的实验，而这些实验又是在现在来验证。因此“时间”是“经验”的先决条件，所以必须发展一种关于时间命题的新逻辑。
“客体”这个词事先就假定了“时间”：一个客体是本身不随时间变化的某种东西，尽管它的偶然性质可以改变。按照魏茨塞克的观点，最简单和最一般的客体是由一个双重抉择所表征的。他引进“抉择”这个词是表明一个实验的可能结果。
“客体”的概念是和“相互作用”的概念紧密地联系在一起，而“相互作用”又是和“空间”紧密地联系在一起。
因此魏茨塞克用来建立统一的物理学的哲学指导路线之一就是“空间”和“相互作用”的数学结构应当一起发展。在现在的物理学中，由罗伦兹群所提供的关于空间的数学描述是和相互作用没有关系，我们并没有一个相互作用的一般理论，而只是刚刚有点苗头。
在魏茨塞克的方案里，“时间”和“概率”的分析（以及两个有关的术语“可逆性”和“不确定性”）导致一个概率的理论，用这个理论可以预测任何客体可观测状态的变化；那就是说，它导致量子力学，虽然不一定是现在这种形式的量子力学。
最后，魏茨塞克和德里施纳合作，尝试建立一种新型量子理论的基础，打算为统一的物理，学提供一个可能的核心。但是这个结构似乎是相当任意的（至少在我看来是这样）；所以我不想概括地讲它了，也不谈它的主要含意了。我只想谈魏茨塞克的结论不可避免地仍然是大约四十年前爱丁顿和米尔恩所达到的结论之一，他们两人都提出过包括全部物理现象的普遍理论。
封闭的和开放的理论
魏茨塞克所草拟的统一物理学的方案很清楚地表达了建立一种新的“封闭理论”基础的尝试。这个词是由海森堡引进的，他把理论物理学以往的进展看成是一系列独特的封闭理论（Abgeschlossene Theorien）。积累经验数据，用现有的公认的理论去解释它们，似乎是平稳地进行着，而基本理论则以不寻常的大步子或跳跃在发展。
对于这些跳跃肯定是做过历史的准备的，但在很多情况下，随之而来的不是感到越来越澄清了一些悬而未决的问题，而只是越来越意识到还存在着这些问题。在系统地阐述特殊相对论和量子力学以前的年代里，可以最清楚地看到这个历史现象。特殊相对论和量子力学代表了封闭理论的最新例子，它们的一般特点是内在的简单性，尽管我们还不能在此确定“简单性”这个词究竟意味着什么。总而言之，封闭理论显出有一种非凡的能力，能回答在它自己的范围之内清楚地提出来的那些问题，并给它的追随者以这样一种感觉：不能够这样提出的问题也许是完全没有意义的。在封闭理论的历史序列中，每一种新理论通常都把它以前的理论归结为某种“有限的”或“相对真理”，归结为近似的或极限的情况。因此我们已经学会说一个理论的应用范围，这个范围开始并不知道，只是由以后的理论才把它清楚地确定下来。
但是并非所有的物理学家都用同样的观点来看待理论的作用和范围。很多人认为包罗万象的理论在这一点上注定要失败。特别是一个封闭理论常常是僵硬不变的，因为它不能包括新发现或新概念。当然，新的发现总要推翻某个理论并彻底地毁掉它，但是按照邦迪的看法，物理学家应当努力把理论塑造成这样一种形式，使得新的发现不会推翻每一种理论，为达到这个目的，手边必须有充分的开放理论可供使用。他抨击了他称之为典型的异端邪说，这在大约四十年前，当爱丁顿和米尔恩提出他们的包罗万象理论的时候是非常流行的。邦迪说，今天还有些人企图发现能回答一切的“世界方程”。针对这种趋势可以提出的许多反对意见之一是：能够回答一切的方程什么也回答不了，因为如果在这个千变万化的世界里看到的形形色色的事物都能从一个方程里涌现出来，那么从方程到所观测到的事物之间所经过的路程必然是长得可怕，因此很难处理。
邦迪当然意识到这个评论可以被解释为对所有基础工作的批判。但这样一种解释是错误的；他想要强调的是：基础工作不仅仅是完全有道理的，而且也是非常重要的，假如它保持在合理的限度之内。特别是不要完全排除理论的开放性，这样它适应新发现的能力才能保存下来。他认为一个理论只有当它经得起反证时才是一个科学的理论，但是当你想把所有的东西都包罗无遗的时候，可能一样也没包罗、进去。
在这方面，提出一些问题和评论似乎是适当的。首先，由于在文献中普遍地使用“科学的构造”来表示两种不同的事物引起了一定的混乱。
在一个狭隘的意义上，这个措辞是用来表明对现实的理想化的描述，而现实通过观测和实验变得具体化了。“现实”这个词是指我们（现在的和可能的）观测的总体，“实验”这个词是指在伽利略意义上，在容易选择的、人为的条件下复制自然现象。这样一个构造是指被观测现实的一个完全确定的部分。它是一个先验的非历史的构造；它可以（虽然不一定）作为一个唯一的逻辑演绎体系建立起来。它帮助我们建立更为普遍的模型。
“科学的结构”的另一个意义是指一种普遍的世界像；它是典型的历史的，因为它包含了宇宙（和生命）的进化，而这是独一无二和不可重复的。这个构造应当是独一无二的，应当具有本体论的意义，但它是高度形而上学的和任意的。一般来说科学的完整统一，特别是物理学的完整统一，将包括在第二种独特的科学的一般构造中的第一种有限的理论构造组织。从经典的观点看，这样一种统一肯定是不可能的，因为缺乏自由的要素。量子力学可以提供一个摆脱这种困难的办法，它保留了经典物理学的最有力的方法，如使用微分方程，而在同时，又把单一事件从经典类型的确定性中解放出来。
应当指出的是：这样一种对物理学家来说是重要的统一，对生物学家来说是必须的，因为现在存在的生命的各种形式离开它们经由过去的进化是无法想象的。
企图建立一个独特的演绎逻辑体系对所有的观测和实验给出满意描述，物理学的这种统一涉及的面太广了，以至于无法得到一个简单清晰的回答。现有的理论肯定没有组成这样一种体系，因为很清楚，它们还有很多不配合和不调和之处。
有少数科学家和哲学家已经着手建立这种演绎逻辑体系，确信作为可以简略地称之为“自然的统一”的一个结论，这个问题应当有个答案。但是这样一种措辞如果不是指我们可能观测的总体，那它的意义还是不清楚的。
我的这些评论不应当看成是对那些已经做了或者正在做的尝试所作的批判，这些尝试肯定是非常有趣的，无论如何对于澄清和扩大科学构造的某些深入方面是有用的。它们帮助我们突出了一些问题，对于这些问题我们至今还不能做出回答。
但是，如果我们接受封闭理论和开放理论之间的纲要式的区分，那么很自然要问：统一的物理理论究竟属于这两个范畴中的哪一个？
如果它是一个封闭理论，那么可以考虑两种情况。或者这理论是个最后的理论，它代表了我们物理知识的最后阶段，超出它就不可能有进一步的发展。另一种情况是它也许代表了物理知识的更深的一个层次，在或长或短的遥远将来，它将被更深一层的结构所代替。根据我们过去的经验，这第一种情况是不大可能的，而第二种情况意味着构造一种演绎逻辑体系（并非不可能但肯定不容易设想出来），这种体系不用改变它的基本假设就可以推广到原有理论并未包括的可观测现实的层次中去。（就这一点，范荷夫向我指出数学本身已经不能再看作是一种封闭理论了。的确，正像哥德尔不可决定性定理所证明的那样，总是存在着一些命题，它们能正确地被提出来，但是在公理的基础上既不能证实也不能反证。对这样的命题“进展”意味着公理体系的扩展，这是理论的开放性。对范荷夫来说，这是一条强有力的理由说明在封闭理论的意义上将物理学完全数学化是不可能达到的，提出这种要求也是不合理的。因此，按照哥德尔的结果，构造一个物理学开放理论的问题就变成选择这样一种初始的公理体系，使得“无穷尽的数学开放性”包含了“物理学开放性”，而这种物理学开放性是为将来容纳新的实验发现所需要的。）
在我离题谈范荷夫的评论之前说的最后几句话，只要稍作修改是明显成立的，如果独特的演绎逻辑体系是一个开放理论，即能够容纳新发现的理论。
但是应当认识到封闭理论和开放理论的区分似乎并不非常清楚。如果从这个观点考察过去和现在的全部理论，只有少数几个似乎才符合这两个极端概念。例如，由马克斯韦方程所概括的经典电动力学是一个封闭理论的最好例子。作为其他例子还可以举出经典力学、量子力学和特殊相对论。所有这些理论的基本方程都要从外界引进质量和相互作用来详细说明有关的体系。这些数据或者在所考虑的体系上直接做实验来取得，或者来自另一个理论，这理论通常属于更深的知识层次。另一方面，上面提到的爱因斯坦的两个原理——物理现实的几何化以及相对于广义坐标的不变性——构成了一种开放的引力理论的基础。［所谓“参数化亚牛顿”（PPN）形式提供了一个评价这种思想观点的开放性的最好的方法。这种观点对所有可想象的度规理论取缓慢运动的亚牛顿极限，并用一组九个实值参数来表征这极限：每一种度规都由这些PPN参数的一组特殊值来说明。]
但是在很多其他情况里，搞不清一个理论究竟应当属于这两个范畴中的哪一个，因为过一段时间之后在相应的方程中加上一些合适的项或引进其他一些修正，有可能在原先认为是明显的封闭理论中容纳新的现象。
这里可以举出两个不完整封闭理论的例子。第一个是狄拉克的费米子理论，它具有封闭理论的典型特征。但是为了解释核子的反常磁矩而加上泡利项，则清楚表明实际上它也有一定的开放性。第二个例子是费米的冷衰变理论，它的原始形式似乎也是一种封闭理论。但是在费米的原始论文发表后不久，格莫夫和泰勒提出了一种弱相互作用的不同表示，这理论就获得了某种开放性；界限在几年之后搞清楚了：只存在五种罗伦兹不变的相互作用；其中的两种是由上述作者提出的。随着宇称不守恒的发现，这种开放性已经被很多实验充分缩小了，这些实验在各种可能性当中只允许选择（V-A）相互作用。
其他一些统一形式
从哲学上讲不大重要，但是对物理学发展关系甚至更大的是某些其他的“统一”概念。一个就是物理学家中真正的总体统一的概念。这不应当看作是研究计划的统一。物理学发展是沿着很多不同路线在进行，搞工作的大S的个人，其能力与想象力是极不相同的，并且是由少数遗传性质和大量的环境因素所决定。在世界上活跃在每个专门领域内的物理学家之间，缺少一般的或部分的合作是极其重要。甚至可以说这对于进展是必不可少的。为了满足社会的需要和科学本身的利益，为了科学知识的应用与发展，制订了计划也应当有计划；但是为了更深入地理解物理现实而制订的广泛计划不可避免地要调整力量，因此就限制了研究的自由。
但是某些统一的形式还是必要的，或至少是高度需要的。实验物理和理论物理的目标应当有个统一，这一点有时似乎是被忘掉了。实验技术和方法的共同体，加上数学工具的共同体决定了所有物理学家所使用的语言的统一，并开辟了从一个研究领域到另一个研究领域传递思想和方法的可能性。
在基本物理学中批判地考察一些概念并回溯它的起源还能发现一些统一的要素。在任何一个特殊的领域里开始的任何一种批判性分析，或迟或早都有可能影响全部或几乎全部物理学的其他分支。
最后必须考虑相对于地理和政治划分的统一。某些特殊思想或信念学派的理论家常常断言：建立在不同原则上的社会要产生不同的科学。
现在确实是周围的社会，以它的多方面特征，特别是它的一般文化影响着当地科学家的思想方法和他们的工作计划。若干年前，有人就日本理论物理学派对场论的杰出贡献指出一个有趣的例子说，他们的工作得益于这样一个事实：即他们的文化从来没有受到过阿里斯多德思想的影响。但是，一个概念或方法一旦提出来，它的价值得到证明，那么属于所有其他文化传统和社会的物理学家会立即接受它。他们立即发展新的概念，或运用新的方法，结果它就作为或多或少的重要组成部分而和物理世界的现有描述混为一体，而不论它的发源地。
在哲学解释上不同观点可以继续存在，但是“物理学”，这由一定数量的概念和关系所组成的最后产物，是普遍适用的。
（阮世译）