哪怕在其他方面倒退的時候，科學卻總是進步著 即使是緩慢而艱難的進步。這表明，自然科學中包含著人類的最進步因素。

人類以其最優(yōu)越的物種稟賦——智慧，讓銳利無比的理性之刃，和絢爛無比的想象之花相生相克，相否相成。

那些深奧到極致而又淺白到極致，簡練到極致而又美麗到極致的天書，竟是他蜷縮在輪椅上，用唯一能夠動彈的手指，一個語音一個語音按擊出來的。如果不是為了引導人類，你想象不出他人生此行還能有其他的目的。

一、愛因斯坦為何稱其為“幽靈”

經(jīng)典物理學可以相當好地解釋世界，它只是不能處理“細節(jié)”。而量子物理學則能夠完美的處理“細節(jié)”，但它恰恰無法解釋世界。

二、造訪納根帕克——一個量子寓言

由于量子力學可以使大自然現(xiàn)出神秘，因此有些人會被誤導去接受超自然的愚昧。

對物理實在是由觀察產(chǎn)生的這一現(xiàn)象的演示目前只能在非常小地對象上進行。但隨著時間的推移，科學的進步正在逐步證明，這種現(xiàn)象對越來越大的對象也是成立的。

三、牛頓世界觀：普適的運動定律

我們之所以觀察到行星相對于繁星背景來回地徘徊，是因為我們所在的地球也在做軌道運動。地球只是太陽的第三顆行星。這是一種簡單得多的圖像。

伽利略給出了寓意深遠的答案：科學只應(yīng)該處理那些可以被證實的事情。直覺和權(quán)威在科學上沒有位置。科學上唯一判斷標準是實驗演示。

一個理論要成為可靠的科學理論，就必須使其多項預(yù)言被證實，并且沒有一項是不成立的。只要有一項預(yù)言不正確，就將迫使理論被修正或放棄?？茖W方法對于理論是很硬的。一個不對你就出局了！其實沒有一種科學理論是完全可靠的。它始終存在著將來某個時候被證偽的可能性?？茖W的理論充其量是暫定可靠的。

這些公式是在地球上得到的，但它們適用于天體。牛頓的方程是普適的。

我們現(xiàn)在重點要談的是牛頓立場的5種“常識性”見解。量子力學對其中的每一種都發(fā)起了挑戰(zhàn)。

決定論

在牛頓世界觀看來，宇宙的未來是確定的，不論人們知不知道其未來都一樣。

物理實在

物質(zhì)世界是一個獨立于對其觀察者的存在。一種更激進的實在論則干脆認為，除了物理客體，任何東西都不存在。

可分離性

除非施加物理力，否則一個物體與宇宙中的其他物體沒有“關(guān)聯(lián)性”。

還原論

我們可以認為存在一種還原論金字塔，從層級最高的心理學還原到物理學，而物理學則是牢牢扎根于經(jīng)驗事實。心理學，生物學，化學，物理學，經(jīng)驗事實。

充分的解釋

牛頓的簡明回答是“我不作假設(shè)?！币虼怂暦Q，理論需要做的就是提供前后一致的正確預(yù)言。

通過類比超越物理

牛頓的物理學成為所有知識研究的范例。比照物理學來建立新的知識體系成了一種艱巨大膽的事業(yè)。但更廣泛意義上的牛頓力學觀點，即尋求經(jīng)得起實證檢驗的一般性原理的做法，已成為探究知識的公認模式。

四、經(jīng)典物理學還剩下什么

物理學現(xiàn)在已經(jīng)沒有什么新的東西有待發(fā)現(xiàn)了。剩下要做的就是愈加精準地測量?！_爾文勛爵（1894年）

1900年，也就是開爾文在做出上述斷言的6年后，他不得不承認：“物理學已基本完成，只是地平線上還有兩朵烏云?！边@兩朵烏云他選的很準：一朵是相對論，另一朵就是量子力學。

光的故事

干涉展現(xiàn)了一個擴展波的實體。干涉現(xiàn)象無法用致密的獨立粒子流來解釋。

電磁力

他們指出，法拉第在數(shù)學上無知，因此需要借助圖像來思考電荷。抽象思維對于像他這樣的來自“下層階級”的年輕人是困難的。場的概念被譏為“法拉第的精神拐杖”。

今天，物理學的基本理論都是根據(jù)各種場來制定的。法拉第的“精神拐杖”是當今所有物理學的支柱。

電性力是所有化學反應(yīng)的基礎(chǔ)，因此也是整個生物學的基礎(chǔ)。我們看、聽、聞、嘗以及觸摸等感官反應(yīng)均是電性力使然。

能量

由于物體的運動而具有的能量叫動能。

由引力帶來的“潛在能量”叫勢能。

一塊石頭的動能和勢能之和，即它的總能量。

在任何物理過程中，總有些能量最后變得不可用。當我們從環(huán)境角度考慮提倡“節(jié)約能量”時，我們所要求的是少用可用能量。

相對論

一個預(yù)言是：沒有任何物體、任何信號和任何信息可以跑得比光速更快。另一個預(yù)言則是：質(zhì)量是能量的一種形式，可以轉(zhuǎn)換成其他形式的能量。

您好，量子力學

八十多年來，量子理論一直在經(jīng)受著挑戰(zhàn)性檢驗。這一理論的預(yù)言從來沒有被證明是錯的。

玻爾，量子理論的創(chuàng)始人之一，曾警告說，除非你對量子力學感到震驚，否則你并不理解它。

五、量子概念如何切入物理學

如果物體的溫度代入，這個公式便可在每個頻率位置上給出正確的輻射強度。但他的這個公式需要一個“人為因子”方可擬合數(shù)據(jù)。他將這個因子記為“h”，我們現(xiàn)在稱它為“普朗克常數(shù)”，并將它看作是與光速一樣的自然界的一種基本性質(zhì)。

馬克斯?普朗克假設(shè)，電子只能以一咕嚕一咕嚕地輻射能量，這一咕嚕叫“量子”。每個量子能量的大小等于他公式里的h乘以電子的振動頻率。

不僅h非常小，而且孩子來回擺動秋千的頻率也要比電子振動的頻率低很多，因此孩子的能量的量子步進量（h乘以頻率）非常非常的小。量子躍遷，即單位量子的能量變化，小到根本看不出來。

愛因斯坦推測，光是一系列濃縮的波包——“光子”——的流。每個光子的能量等于普朗克的量子hf（普朗克常數(shù)h乘以光的頻率f）。當電子發(fā)光時，即產(chǎn)生光子。當光被吸收時，光子即消失。

在愛因斯坦提出光子假說之前，沒有理由認為光引起的電子出射與熱體的輻射有任何關(guān)聯(lián)。這個斜率首次表明，量子是普遍的。

如果選擇的是演示干涉現(xiàn)象，這屬于只能根據(jù)波的性質(zhì)來解釋的范疇，你可以證明光是一種向四周擴散的波。但通過光電實驗，你能證明相反的性質(zhì)：光不是一種擴散開去的波，而是一個微小的粒子流。

這個正電荷處集中在原子中心一個很小的區(qū)域內(nèi)，稱為“原子核”。因此盧瑟福認定，電子是圍繞一個致密的、大質(zhì)量的、帶正電的原子核做軌道運動。

玻爾的公式規(guī)定，電子“不允許”崩坍到核。如果他的這個專用公式是正確的，那么行星原子就是穩(wěn)定的。

用這個公式玻爾可以很容易地計算出單個電子繞質(zhì)子——氫原子的核——做軌道運動的所有容許的能量。然后從這些能量，他可以計算出氫原子“放電”時因電激發(fā)所放出的光的特定頻率或顏色。

如果光可以是波或粒子，那么實物也就可能既是粒子也是波。他寫出了一個簡單的物質(zhì)粒子的波長表達式，稱為粒子的“德布羅意波長”。

光子、電子、原子、分子，原則上任何物體都可以是濃縮的或呈彌散的。你可以在大到一個面包或小到一個原子來證明這一點。你可以選擇兩個矛盾的特性來證明這一點。一個對象的物理實在性取決于你選擇如何看待他。

六、薛定諤方程——新的普適運動定律

他們預(yù)期無疑會有一種基本理論（雖然當時還沒出現(xiàn)）來解決麻煩的“波粒二象性”悖論。這種基本理論很快就出現(xiàn)了，但它沒帶來問題的解決，而是相反，使得問題變得更嚴重了。

一個對象的波函數(shù)就是該對象本身。在標準的量子理論里，原子除了自身的波函數(shù)之外，再沒有其他存在。

對于大的物體，譬如遠遠大于原子的對象，薛定諤方程實質(zhì)上成為牛頓的普適運動方程。因此，薛定諤方程不僅支配著電子和原子的行為，也支配著由原子構(gòu)成的一起對象——分子、棒球乃至行星）的行為。這是新的普適運動規(guī)律，牛頓運動定律僅僅是這一規(guī)律在大物體上的絕好近似。

薛定諤方程說，一個移動的物體是一個移動的波包。

從某一時刻物體的位置和運動狀態(tài)，牛頓運動定律可以給出它們之前和此后所有時刻的位置和運動狀態(tài)。同樣，從某一時刻的波函數(shù)，薛定諤方程可以給出將來所有時刻和過去所有時刻的波函數(shù)。從這個意義上說，量子理論像經(jīng)典物理學一樣是確定性的。但量子力學，即理論加實驗觀察，具有內(nèi)在的隨機性。

波函數(shù)就是整個故事：按照標準的量子描述，原子除了原子波函數(shù)，啥都不是。正像主流量子物理學教科書所描述的那樣，“原子波函數(shù)”就是“原子”的同義詞。

標準觀點（或稱哥本哈根學派）認為，無論何時，發(fā)生在小的、微觀對象上的觀察會影響到大的、宏觀對象。

如果一個原子引起閃爍屏上的某個地方閃光，按照哥本哈根學派的解釋，這個宏觀的屏就會使該原子廣泛傳播的波函數(shù)“坍縮”到屏上的那個點。

量子力學在本質(zhì)上就是概率性質(zhì)的。概率就是全部。

它取決于你如何觀察。你可以直接看對象，證明它是一個出現(xiàn)在某一地點的致密對象；你也可以做干涉實驗，證明它是一個廣泛傳播的對象。這兩種情況下，量子力學都能正確預(yù)測出你實際做實驗?zāi)軌蛉〉玫慕Y(jié)果。從實際上看，這是沒有問題的。

一個區(qū)域內(nèi)的波場是在其中發(fā)現(xiàn)整個對象的概率。