從物理學到化學到生物學，再到社會學，它們是如何連接起來的？

這個世界是如何運行的？

現(xiàn)在物理學給出了一個非常簡潔的答案，總共就三句話，

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

我們都知道，總共有四種基本作用力，其中強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驗室這些極端的環(huán)境才會用到強力和弱力，其他地方都是有電磁力和引力主宰的。

我們講過生活中你見過的所有類型的力，除了重力以外，其他的力歸根結(jié)底都是電磁力，比如說，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、化學反應，歸根到底也來源于電磁力。

風雨雷電、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)動下進行的，電磁力和引力的數(shù)學公式是這樣的，電磁力對應著量子電動力學公式，引力對應著廣義相對論公式。

我們初中，高中，大學學的幾乎所有的物理理論都在以上這兩個公式里。

比如說歐姆定律，福利公式，杠桿原理，牛頓運動三大定理，麥克斯韋方程，薛定諤方程等等，通通都在這兩個公式里面。

地球上所有物質(zhì)的運動都必須嚴格遵守這兩個公式。因此地球上所有的現(xiàn)象都是由電磁力和引力驅(qū)動的。我們可以進一步思考一下，上次我們講過自然法則必須用嚴格的數(shù)學來描述，你說這兩個公式像不像近似簡略版的“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，對稱破缺造就了這個多姿多彩的世界。

我們都知道，物理學是化學的基礎(chǔ)，化學是生命科學的基礎(chǔ)，生命科學是社會學的基礎(chǔ)。

那你有沒有思考過這些學科之間是怎么連接起來的呢？

其實，現(xiàn)代科學對這個問題還沒有共識，有一種主流的答案是：對稱破缺。

什么是“對稱破缺”？

當外界環(huán)境的變化達到一定閾值就會出現(xiàn)“臨界點“，系統(tǒng)會由原來的“高對稱”變成“低對稱的穩(wěn)定有序狀態(tài)”。

簡單來說，“對稱破缺”就是馬克思說的“量變引起了質(zhì)變”，馬克思是用模糊的哲學語言來描述的，但是“對稱破缺”是用精確的數(shù)學語言來描述的。

舉個例子，水蒸氣凝結(jié)成水、水又結(jié)冰就是兩次因為溫度變化而發(fā)生“對稱破缺”的過程。因為在冰里面水分子移動“整數(shù)格”后冰能保持不變（對稱），但是在水蒸氣里面，水分子移動“任意距離”后，水蒸氣都能保持不變（對稱）。比如說移動半格、1/3格都行。

因此，水蒸氣比冰有更高的空間連續(xù)平移對稱性。水蒸氣里的分子是雜亂無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)平移對稱性，換來了更加有秩序。像這樣的例子還有很多很多很多，比如說時間繁衍對稱破缺產(chǎn)生了磁鐵的有序結(jié)構(gòu)，相位對稱破缺產(chǎn)生了超流體等等。

總之一句話，對稱破缺能讓系統(tǒng)變得更加有秩序。

物理學最大的一個分支是凝聚態(tài)物理，凝聚態(tài)物理連接著物理學、化學、生命科學和材料學。凝聚態(tài)物理的奠基人anderson說過對稱不能連續(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“對稱破缺”，所以對稱破缺是物理學化，學生科學和材料學之間的橋梁。

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

這同時也解決了另外一個重大的問題，我們都知道，物理學里面有很多放之四海皆準的理論，比如說能量守恒定律，動量守恒定律在哪里都正確，但是化學里面（幾乎）沒有一個統(tǒng)一的理論或公式，化學里（幾乎）所有的理論都有“例外”，比如說元素周期律經(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。

化學理論充滿了各種“例外”。生命科學和社會學就更慘了，靠譜的（統(tǒng)一性的）理論都沒幾個，為什么從物理學到社會學統(tǒng)一性的理論越來越少？

就是因為從物理學到社會學，對稱性不斷破缺，對稱性越來越低。以前我們講過諾特定理，對稱和守恒一一對應，對稱性越低“守恒性”就越差，理論的適用范圍就越小，所以生命科學和社會學的理論準確率都不高。

宇宙大爆炸的起始點對稱性極高，之后對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”又連接著化學和分子生物學，就這樣從宇宙大爆炸開始一層層的對稱破缺下去，就形成了我們這個多姿多彩的世界。

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的物質(zhì)；從能量角度觀察，“電磁力和引力”驅(qū)動著地球上所有常見物質(zhì)的運動；從信息角度觀察，對稱和對稱破缺一層層的塑造了這個多姿多彩的世界。

這個世界是如何運行的？這就是現(xiàn)代物理學給出的答案！

當然了，在這篇文章中我們只分析了地球上常見的物質(zhì)和常見的現(xiàn)象，因此這三句話只是簡略版的答案，如果擴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。