哪怕在其他方面倒退的时候，科学却总是进步着 即使是缓慢而艰难的进步。这表明，自然科学中包含着人类的最进步因素。

人类以其最优越的物种禀赋——智慧，让锐利无比的理性之刃，和绚烂无比的想象之花相生相克，相否相成。

那些深奥到极致而又浅白到极致，简练到极致而又美丽到极致的天书，竟是他蜷缩在轮椅上，用唯一能够动弹的手指，一个语音一个语音按击出来的。如果不是为了引导人类，你想象不出他人生此行还能有其他的目的。

一、爱因斯坦为何称其为“幽灵”

经典物理学可以相当好地解释世界，它只是不能处理“细节”。而量子物理学则能够完美的处理“细节”，但它恰恰无法解释世界。

二、造访纳根帕克——一个量子寓言

由于量子力学可以使大自然现出神秘，因此有些人会被误导去接受超自然的愚昧。

对物理实在是由观察产生的这一现象的演示目前只能在非常小地对象上进行。但随着时间的推移，科学的进步正在逐步证明，这种现象对越来越大的对象也是成立的。

三、牛顿世界观：普适的运动定律

我们之所以观察到行星相对于繁星背景来回地徘徊，是因为我们所在的地球也在做轨道运动。地球只是太阳的第三颗行星。这是一种简单得多的图像。

伽利略给出了寓意深远的答案：科学只应该处理那些可以被证实的事情。直觉和权威在科学上没有位置。科学上唯一判断标准是实验演示。

一个理论要成为可靠的科学理论，就必须使其多项预言被证实，并且没有一项是不成立的。只要有一项预言不正确，就将迫使理论被修正或放弃。科学方法对于理论是很硬的。一个不对你就出局了！其实没有一种科学理论是完全可靠的。它始终存在着将来某个时候被证伪的可能性。科学的理论充其量是暂定可靠的。

这些公式是在地球上得到的，但它们适用于天体。牛顿的方程是普适的。

我们现在重点要谈的是牛顿立场的5种“常识性”见解。量子力学对其中的每一种都发起了挑战。

决定论

在牛顿世界观看来，宇宙的未来是确定的，不论人们知不知道其未来都一样。

物理实在

物质世界是一个独立于对其观察者的存在。一种更激进的实在论则干脆认为，除了物理客体，任何东西都不存在。

可分离性

除非施加物理力，否则一个物体与宇宙中的其他物体没有“关联性”。

还原论

我们可以认为存在一种还原论金字塔，从层级最高的心理学还原到物理学，而物理学则是牢牢扎根于经验事实。心理学，生物学，化学，物理学，经验事实。

充分的解释

牛顿的简明回答是“我不作假设。”因此他声称，理论需要做的就是提供前后一致的正确预言。

通过类比超越物理

牛顿的物理学成为所有知识研究的范例。比照物理学来建立新的知识体系成了一种艰巨大胆的事业。但更广泛意义上的牛顿力学观点，即寻求经得起实证检验的一般性原理的做法，已成为探究知识的公认模式。

四、经典物理学还剩下什么

物理学现在已经没有什么新的东西有待发现了。剩下要做的就是愈加精准地测量。——开尔文勋爵（1894年）

1900年，也就是开尔文在做出上述断言的6年后，他不得不承认：“物理学已基本完成，只是地平线上还有两朵乌云。”这两朵乌云他选的很准：一朵是相对论，另一朵就是量子力学。

光的故事

干涉展现了一个扩展波的实体。干涉现象无法用致密的独立粒子流来解释。

电磁力

他们指出，法拉第在数学上无知，因此需要借助图像来思考电荷。抽象思维对于像他这样的来自“下层阶级”的年轻人是困难的。场的概念被讥为“法拉第的精神拐杖”。

今天，物理学的基本理论都是根据各种场来制定的。法拉第的“精神拐杖”是当今所有物理学的支柱。

电性力是所有化学反应的基础，因此也是整个生物学的基础。我们看、听、闻、尝以及触摸等感官反应均是电性力使然。

能量

由于物体的运动而具有的能量叫动能。

由引力带来的“潜在能量”叫势能。

一块石头的动能和势能之和，即它的总能量。

在任何物理过程中，总有些能量最后变得不可用。当我们从环境角度考虑提倡“节约能量”时，我们所要求的是少用可用能量。

相对论

一个预言是：没有任何物体、任何信号和任何信息可以跑得比光速更快。另一个预言则是：质量是能量的一种形式，可以转换成其他形式的能量。

您好，量子力学

八十多年来，量子理论一直在经受着挑战性检验。这一理论的预言从来没有被证明是错的。

玻尔，量子理论的创始人之一，曾警告说，除非你对量子力学感到震惊，否则你并不理解它。

五、量子概念如何切入物理学

如果物体的温度代入，这个公式便可在每个频率位置上给出正确的辐射强度。但他的这个公式需要一个“人为因子”方可拟合数据。他将这个因子记为“h”，我们现在称它为“普朗克常数”，并将它看作是与光速一样的自然界的一种基本性质。

马克斯•普朗克假设，电子只能以一咕噜一咕噜地辐射能量，这一咕噜叫“量子”。每个量子能量的大小等于他公式里的h乘以电子的振动频率。

不仅h非常小，而且孩子来回摆动秋千的频率也要比电子振动的频率低很多，因此孩子的能量的量子步进量（h乘以频率）非常非常的小。量子跃迁，即单位量子的能量变化，小到根本看不出来。

爱因斯坦推测，光是一系列浓缩的波包——“光子”——的流。每个光子的能量等于普朗克的量子hf（普朗克常数h乘以光的频率f）。当电子发光时，即产生光子。当光被吸收时，光子即消失。

在爱因斯坦提出光子假说之前，没有理由认为光引起的电子出射与热体的辐射有任何关联。这个斜率首次表明，量子是普遍的。

如果选择的是演示干涉现象，这属于只能根据波的性质来解释的范畴，你可以证明光是一种向四周扩散的波。但通过光电实验，你能证明相反的性质：光不是一种扩散开去的波，而是一个微小的粒子流。

这个正电荷处集中在原子中心一个很小的区域内，称为“原子核”。因此卢瑟福认定，电子是围绕一个致密的、大质量的、带正电的原子核做轨道运动。

玻尔的公式规定，电子“不允许”崩坍到核。如果他的这个专用公式是正确的，那么行星原子就是稳定的。

用这个公式玻尔可以很容易地计算出单个电子绕质子——氢原子的核——做轨道运动的所有容许的能量。然后从这些能量，他可以计算出氢原子“放电”时因电激发所放出的光的特定频率或颜色。

如果光可以是波或粒子，那么实物也就可能既是粒子也是波。他写出了一个简单的物质粒子的波长表达式，称为粒子的“德布罗意波长”。

光子、电子、原子、分子，原则上任何物体都可以是浓缩的或呈弥散的。你可以在大到一个面包或小到一个原子来证明这一点。你可以选择两个矛盾的特性来证明这一点。一个对象的物理实在性取决于你选择如何看待他。

六、薛定谔方程——新的普适运动定律

他们预期无疑会有一种基本理论（虽然当时还没出现）来解决麻烦的“波粒二象性”悖论。这种基本理论很快就出现了，但它没带来问题的解决，而是相反，使得问题变得更严重了。

一个对象的波函数就是该对象本身。在标准的量子理论里，原子除了自身的波函数之外，再没有其他存在。

对于大的物体，譬如远远大于原子的对象，薛定谔方程实质上成为牛顿的普适运动方程。因此，薛定谔方程不仅支配着电子和原子的行为，也支配着由原子构成的一起对象——分子、棒球乃至行星）的行为。这是新的普适运动规律，牛顿运动定律仅仅是这一规律在大物体上的绝好近似。

薛定谔方程说，一个移动的物体是一个移动的波包。

从某一时刻物体的位置和运动状态，牛顿运动定律可以给出它们之前和此后所有时刻的位置和运动状态。同样，从某一时刻的波函数，薛定谔方程可以给出将来所有时刻和过去所有时刻的波函数。从这个意义上说，量子理论像经典物理学一样是确定性的。但量子力学，即理论加实验观察，具有内在的随机性。

波函数就是整个故事：按照标准的量子描述，原子除了原子波函数，啥都不是。正像主流量子物理学教科书所描述的那样，“原子波函数”就是“原子”的同义词。

标准观点（或称哥本哈根学派）认为，无论何时，发生在小的、微观对象上的观察会影响到大的、宏观对象。

如果一个原子引起闪烁屏上的某个地方闪光，按照哥本哈根学派的解释，这个宏观的屏就会使该原子广泛传播的波函数“坍缩”到屏上的那个点。

量子力学在本质上就是概率性质的。概率就是全部。

它取决于你如何观察。你可以直接看对象，证明它是一个出现在某一地点的致密对象；你也可以做干涉实验，证明它是一个广泛传播的对象。这两种情况下，量子力学都能正确预测出你实际做实验能够取得的结果。从实际上看，这是没有问题的。

一个区域内的波场是在其中发现整个对象的概率。