统一量子原理已找到证明

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当约翰·卡迪试图统一所有可能的粒子和量子场理论而提出这个影响深远的原理时，他以为很快就会受到反驳，但是等了几乎25年都没有发生。直到2012年年初，他提出的定理似乎悄悄地被证实了。

如果对该定理的证明成立的话，对于今后以超越目前标准模型来解释物理现象的尝试，将很可能具有引导的作用，而且一定可以运用在大型强子对撞机未来可能发现的任何未知粒子的研究上。大型强子对撞机位于瑞士日内瓦附近的粒子物理实验室，该实验室简称CERN（European Organization for NuclearResearch，欧洲核子研究中心）。

卡迪是英国牛津大学的理论物理学家，他表示：“我很高兴。如果这个证明是对的，那我1988年提出的假说能够成立。”

卡迪的假说称为“a定理”，认为以能量激发量子场的方式，在高能状态时比在低能状态时为多。

位于以色列雷霍沃特的魏茨曼科学研究所的学者左哈·寇马高斯基和亚当·施维默，在2011年7月对卡迪的假说提出了证明。在经过其他理论物理学家的检验之后，他们的论证如今渐渐获得接受。

美国新泽西州普林斯顿高等研究院的理论物理学家奈森·塞博格说：“我认为这个论证正确的可能性很高。”

统一原理

由于很多量子场理论尚未被完全解答，所以无法对粒子的活动做综合性的预测，量子色动力学即为一例。这个描述夸克和胶子之间交互作用的强核力理论，其尚未完全解答的部分，让物理学家无法把对高能量、近距离尺度的夸克和远距离、低能量尺度的粒子，例如质子和中子等的研究连接起来。

罗伯特·麦尔斯是加拿大滑铁卢皮瑞米特研究所的理论物理学家。他表示，虽然有许多研究试图把近距离与远距离尺度的量子场理论联系起来，但实际上，其中能够适用于所有理论的通则很少。

不过，卡迪的a定理有可能成为这样的一种通则。a定理的一个版本在二维的情形中已经被证实，但卡迪认为在四维的情形下也会成立，譬如我们现在生活的这个三维空间加上时间。不幸的是，该定理在2008年时似乎被了，因为当时有两位物理学家提出了反例：一个违反卡迪a定理规则的量子场理论。

之后，塞博格和他的同事于2010年重新检验这个反例，并发现了其中的瑕疵。此举为其他学者检验卡迪的假说以及施维默和寇马高斯基提出证明铺了一条路。

虽然施维默和寇马高斯基的证明未臻完善，尚有需要厘清的部分和详细检查的步骤，但麦尔斯认为该证明是对的。他说：“如果这个证明全面完成了，将成为一个威力强大的原理，如果不够完整，也仍然是大多数情况下可成立的通则。”

肯·印德利盖特是加利福尼亚州圣地亚哥大学的理论物理学家。他对这一说法表示同意，并补充说明：数学家要求证明一定要毫无破绽，但是物理学家通常只要这个证明在大多数情况下是对的，就可以了，并且对于任何进一步深入的探究都非常感兴趣。

麦特·斯特瑞斯勒是位于新伯朗斯威的新泽西州罗格斯大学的理论物理学家。在其博客中，他认为这个证明成就非凡，因为一旦有一个精巧的想法确立了之后，整个论证就会水到渠成。

基础日益稳固

现在卡迪的假说得到了有力的支持，很可能会被更加广泛地运用。其中成果最丰富的将会是量子场研究领域中众多企图超越标准模型而提出的统一物理学理论，包括超对称理论。根据超对称理论，所有已知的粒子都有一个尚未发现且超重的对应粒子。a定理的用处是可以根据一个理论在低能量范畴所做出的预测来帮忙缩小在高能量状态时预测的范围，反之亦然。

物理学家希望大型强子对撞机可以找到超对称现象的证据或其他标准模型以外的粒子，到时候理论物理学家会需要所有可用的方法来解释这些发现。麦尔斯预言a定理“将会是理论物理学家理解物理现象的指导工具”。

另一个可能用到a定理的领域是凝聚态物理。凝聚态物理用量子场理论来描述物质特别的相态，有时会涉及三维曲面的问题，例如二维空间加上时间。但是目前a定理只是在二维及四维的情况下得到证明，所以这是a定理的一个局限。

但是麦尔斯表示，现在应该进一步证明a定理在奇数维度下依然成立。他说：“但愿不用再花20年。”