標準模型為何不完整

想像一張能把你整座城市畫得分毫不差的地圖——每一條街、每一棟樓，反覆核對從未出錯——可它卻把城外的大海留成一片空白、未加任何標註。標準模型就是這樣一張地圖。它是人類建立過的、經受檢驗最精密的自然理論，把某些測量精確到優於十億分之一，然而它顯然沒有把一切都畫進去。「標準模型不完整」這句話，是對一份很短的、它根本答不上來的事物清單的簡稱。

具體說，這些缺口是：重力完全缺席——標準模型描述強、弱、電磁三種力，卻對把你按在地板上的那種力隻字未提。暗物質缺席——星系旋轉起來，彷彿存在著約為可見物質五倍之多的看不見的物質，而沒有任何標準模型粒子能與之對上號。微中子質量無法解釋——微中子確實有一點微小的質量，而最初的模型卻假定它為零。物質—反物質的失衡無法解釋——宇宙由物質構成，可模型裡已知的失衡來源遠遠不夠。還有若干「自然性」謎題，比如希格斯玻色子為何如此之輕。這些都不是與模型相矛盾的實測結果；它們是模型力所不及的東西。

這件事之所以重要，是因為它正是那個叫「超越標準模型」的研究領域存在的全部理由。每一個候選理論——超對稱、大統一、軸子、弦論等等——都是試圖補上其中一個或幾個缺口。今天最誠實的一句話是：尚無任何已被證實的超越標準模型的物理；每一項乾淨的實驗室測量仍與它相符。所以這種不完整是真實的，但很大程度上是間接的，是從天文觀測和理論上的不安推斷出來的，而不是來自模型搞錯了的某個粒子。