主题：【文摘】上帝掷骰子吗――量子物理史话（12-1） -- 林小筑

我去了,我看了,我没注册上,没法留言致敬

在这里谢一下吧

上帝掷骰子吗（后记，主要参考资料与附录）

作者：castor_v_pollux 发表日期：2004-06-07 12:14:14

后记

这个有关量子论的系列自去年开始动笔，其间因为各种原因（包括本人不可思议的懒惰），写写停停，到最后完成时用了正好差不多一年时间。最需要感谢的是读者们异乎寻常的热情和支持，不然我很可能半途而废。

我最初构想的规模只是一篇4，5万字的极简介绍，不料逐渐收不住笔，最后完成的时候在我的WORD里已经超过200页，25万字，当时真是不敢想象。这不是专业的科普，事实上，我更注重的是历史方面而不是科学方面，不过读者可以在其中获得一个基本的量子论的科学概念。我努力使它成为极通俗的读物，事实上，我仅仅假定读者具有初中的数学水平和一点点高中物理知识（如果你具有以上水平但仍看不懂某些内容，那一定是我写作的问题^_^）。即使是对数理完全不通，我也希望你可以从中得到一点启示。但不可避免地，运用日常化的语言会使一些描述显得牵强附会，不符合物理上的概念。所以再次强调，这不是专业的科普，如果想获得对量子论更好更准确的认识，各位还是参考一些专业书籍。上帝是数学家，唯一能够描述宇宙的语言是数学！我们的史话也非专业的科学史，它仅仅是供各位茶余饭后消遣的读物而已，如果有人竟然凭借这个系列而证明了某些“伟大理论”，那我可受宠若惊，担当不起。其实，我和各位一样是门外汉，只要各位能够和我共同分享一些由量子论带来的激动和惊奇，我便已经心满意足。

这个系列是本人业余时间在网上完成的，一来水平问题，二来毕竟业余时间有限，所以无疑存在为数众多的bugs。虽然我努力使描述符合历史与事实（一般来说，除了一些明显的虚构情节外，本文中的历史场景都是有依据的），但有些地方确实没能查阅更多的资料以进一步核实（比如我曾经想啃完那6本大块头的量子力学发展史，不过最终还是留下一些没看完）。我已经发现了一些错误之处，在将来的修订中会改正过来，也希望各位指出更多的地方。另外，由于写了很长时间，所以没有很好地规划，比如第4章只写了4节，而有些重要的方面却忘了描写，或者没法插进现有的叙事结构中去。比如玻色-爱因斯坦统计，斯特恩-格拉赫实验，量子加密术，等等。现在这个只是初稿，其中有些章节很罗嗦，有些地方枯燥无味，有些比喻莫名其妙，还有一些名词翻译的问题，以及一些东拼西凑的痕迹，修订的时候我会试图解决这些问题，并配上一些插图。

我有意使文字风格靠近同龄人的语境，也就是7，80年代的风格。这是一种取巧的办法，因为这些是网上的主要人口，不过我很高兴它带有一些网络特色。为了追求可读性，在不改变基本事实的前提下，我有的时候做了一点文字上的夸张（比如历史上的玻尔-爱因斯坦之争很可能没有我所描写得那样戏剧化），我为此表示抱歉，也希望这不会损害读者对我的信心。这篇文字主要还是在网上流行（因为有人辛苦转贴，所以它似乎流传很广），有些读者很希望它可以出版，也许修订后有人真的愿意出版它，不过由于本人的效率低下，这一天似乎还遥遥无期，呵呵。

关于本文任何的意见，比如知识错误，信息过时，文字风格，遗漏与补充，哲学观与讨论，都可以发信到[email protected]，我很乐意听取各位的意见，也算是网络文字的一种互动形式。

最后，把这篇文章送给那个女孩，以回赠她曾经送给我的那些可爱笑容。

CAPO

2004.5

主要参考资料：

I. 书（中文名的是中译本，没有出版社的是网上版）：

The Historical Development of Quantum Theory I-VI, Jagdish Mehra&Helmut Rechenberg, Springer 1982-

最详尽和权威的量子力学发展史，共6大册，有大量的资料

An Introduction to Quantum Theory, Keith Hannabuss, Oxford 1997

不错的量子力学教科书

Quantum Theory, David Bohm, Constable 1951

玻姆经典的量力教科书

The Strange Story of the Quantum, Banesh Hoffmann, Dover 1959

霍夫曼的经典量子科普，虽然年代久远，但对我们的史话借鉴颇多

100 Years of Planck’s Quantum, Ian Duck&E.C.G. Sundarshan, World Scientific 2000

量子百年回顾，收集了量子发展史上的经典论文

Beyond the Quantum, Michael Talbot, Bantam Books 1988

关于量子思想和发展史的评述

The Construction of Modern Science, R.S. Westfall, Cambridge 1977

介绍早期近代科学的发展，可以找到光学和力学的发展史

Never at Rest, R.S. Westfall, Cambridge 1980

牛顿的标准传记，着重参考他发展光学的历史

The Newton Handbook, Gerek Gjertsen, Routledge&Kegan Paul 1986

关于牛顿的细节琐事，可以找到有关他的名言的资料

The Man Who Knew Too Much, Stephen Inwood, MacMilan 2002

最新的胡克传记，参考了胡克的有关事迹

Thomas Young, Natural Philosopher, Alexander Wood, Cambridge 1954

杨的标准传记

Niels Bohr: Gentle Genius of Denmark, Spangenburg&Moser, Facts on File 1995

最新的玻尔传记

Niels Bohr: The Man, His Science & The World They Changed, Ruth Moore, Knopf 1966

老的玻尔标准传记，简洁精悍

Niels Bohr’s Times: in Physics, Philosophy and Polity, Abraham Pais, Oxford 1991

派斯的关于玻尔的书，在一些问题上有补充价值

Uncertainty: The Life and Science of Werner Heisenberg, David Cassidy, Freeman 1992

海森堡的标准传记，着重参考矩阵力学和不确定原理的创立过程

Niels Bohr: A Centenary Volume, French & Kennedy, Harvard 1985

关于玻尔的有关回忆和资料，哥本哈根研究所的故事

尼尔斯•玻尔哲学文选，戈革译

戈革先生是公认的玻尔专家，强烈推荐，可领略玻尔的博大思想

物理学与哲学, Heisenber, 范岱年译

网上的海森堡的译作，可参考关于哥本哈根解释

Schrodinger: Life and Thought, Walter Moore, Cambridge 1989

薛定谔的标准传记，着重参考波动力学的创立过程

Dirac: A Scientific Biography, Helge Kragh, Cambridge 1990

狄拉克的标准传记

爱因斯坦传，聂运伟

我手里反而没有爱因斯坦的合适资料，这个是网上流行的爱因斯坦传

In Search of Schrodinger’s Cat, John Gribbin, Wildwood House 1984

Gribbin的名著，一本量子力学极简史

Schrodinger’s Kittens and the Search for Reality, John Gribbin, Weidenfeld&Nicolson 1995

上一本的续作，介绍了一些新的发展

Copenhagen, Michael Frayn, Methuen 1998

《哥本哈根》一剧的剧本

Heisenberg and the Nazi Atomic Bomb Project, Paul Rose, UC Berkeley 1998

Hitler’s Uranium Club, Jeremy Bernstein, AIP 1996

以上两本是关于海森堡和德国原子弹计划的详尽历史分析

The Emperor’s New Mind, Roger Penrose, Oxford 1989

彭罗斯关于计算机人工智能和精神的名著。其中也讨论了量子论，量子引力等问题。

Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics, J.S. Bell, Cambridge 1987

贝尔的论文集

The Ghost in the Atom, P.Davis&J.Brown, Cambridge 1986

BBC在阿斯派克特实验后对于量子专家们的访谈记录

The Metaphysics of Quantum Theory, Henry Krips, Oxford 1987

量子论的形而上学讨论，有包括Stapp在内的主要不同见解者的介绍

The Philosophy of Quantum Mechanics, Richard Healey, Cambridge 1989

关于量子哲学的讨论

The Intepretation of Quantum Mechanics, Roland Omnès, Princeton 1994

Omnès的量子教科书，有各种量子解释的全面介绍和讨论，主要有退相干历史的说明

The Fabric of Reality, David Deutsch, Allen Lane 1997

德义奇的通俗著作，可找到量子计算机和多宇宙的详尽介绍

The Quark and the Jaguar, Murray Gell-Mann, Freeman 1994

盖尔曼的通俗作品，可以找到退相干历史的通俗解释

时间简史（A Brief History of Time）, S.Hawking，许明贤、吴忠超译

大家都熟悉的名作。可参考关于打赌的某些片断，以及一些量子引力问题

Black Holes and Time Warps, Kip Thorne, W.W.Norton 1994

主要讲黑洞问题，但可找到霍金打赌的一些片断

时间之箭（The Arrow of Time）, P.Coveney&R. Highfield

这个是的网上中译本，主要讲时间之矢的问题，有量子论的一般介绍

Superstrings, A Theory of Everything? P.Davis&J.Brown, Cambridge 1988

BBC对于超弦专家们的访谈记录

The Elegant Universe, Brian Greene, W.W. Norton 1999

畅销的介绍弦论的新科普书

20世纪物理学史, 魏凤文&申先甲, 江西教育出版社1994

不错的20世纪物理史简介，参考量子场论的发展

物理学思想史，杨仲耆&申先甲，湖南教育出版社1993

一本物理学通史

波普尔文集

网上有相当全的波普尔文集，可以参考他对于量子论的看法

II. 文章

D. Cassidy, Phys. Today July 2000, p28

有关海森堡1941年在哥本哈根同玻尔的会面

Max Tegmark, Fortschr. Phys. 46 p855

Tegmark宣传MWI的文章

Aspect et al, Phys. Rev. Lett. 49 p91

阿斯派克特的实验报告

A. Aspect, Nature 398 p189

阿斯派克特亲自写的关于贝尔不等式实验的简史

Anton Zeilinger, Nature 408 p639

Tegmark&Wheeler, Scientific American Feb 2001, p68

以上两篇是量子论百年的回顾和展望

Yurke&Stoler, Phys. Rev. Lett. 68, p1251

Jennewein et al, Phys. Rev. Lett. 88, 017903

Aerts et al, Found. Phys. 30, p1387

Rowe et al, Nature 409, p791

Z.Zhao et al, Phys. Rev. Lett. 90 207901

Hasegawa et al, oai:arXiv.org:quant-ph/0311121

Pittman&Franson, Physical Review 90 240401

一些关于贝尔不等式和量子通讯实验的报告

J.W.Pan et al, Nature 403 p515

潘建伟等人关于GHZ测试的报告

Ghirardi, Rimini&Weber, Phys. Rev. D34, 470

GRW模型

Wojciech H. Zurek, Rev. Mod. Phys. 75 p715

Wojciech H. Zurek, Phys. Today 44 p36

Zurek关于退相干理论的全面介绍

R.B. Griffiths, Phys. Lett. A 265 p12

退相干历史的介绍

Ghirardi, Phys.Lett. A265 p153

Bassi&Ghirardi, J.Statist.Phys. 98 p457

Bassi&Ghirardi, Phys.Lett. A257 p247

Ghirardi等人对于DH解释的质疑

Jim Giles, Nature 420, p354

科学家打赌的文章

III. 网页

许多参考过的网页不记得地址了，不过我一般尽量引用比较可靠的资料。以下是一些经常光顾的网页地址，可能有遗漏。

http://www.nbi.dk

玻尔研究所的官方网站

http://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page

维基百科

http://arxiv.org/

康奈尔大学的电子论文数据库

各大科学杂志的主页，比如http://www.nature.com，http://www.sciencemeg.org，http://www.aip.org/pt，http://www.sciam.com等等

http://www-gap.dcs.st-and.ac.uk/~history/index.html

圣安德鲁大学的科学家传记网页

http://www.nobel.se/

诺贝尔奖电子博物馆

http://www.fortunecity.com/emachines/e11/86/qphil.html

量子哲学与物理实在

http://www.quantumphil.org/

有关量子纠缠和量子哲学的网站

http://home.earthlink.net/~johnfblanton/physics/epr.htm

EPR与物理实在

http://www-physics.lbl.gov/~stapp/stappfiles.html

斯塔普的网页，有各种关于量子论和量子意识的文章

http://www.hep.upenn.edu/~max/everett/

埃弗莱特的网上传记

http://www.hedweb.com/everett/everett.htm

多世界解释FAQ

http://superstringtheory.com/

号称官方的超弦网站

附录：量子力学发展大事记

1690年，惠更斯出版《光论》，波动说被正式提出

1704年，牛顿出版《光学》，微粒说成为主导

1807年，杨整理了光方面的工作，提出了双缝干涉实验，波动说再一次登上舞台

1819年，菲涅尔证明光是一种横波

1856－1865，麦克斯韦建立电磁力学，光被解释为电磁波的一种

1885年，巴尔末提出了氢原子光谱的经验公式

1887年，赫兹证实了麦克斯韦电磁理论，但他同时也发现了光电效应现象

1893年，黑体辐射的维恩公式被提出

1896年，贝克勒耳发现了放射性

1896年，发现了光谱的塞曼效应

1897年，J.J.汤姆逊发现了电子

1900年，普朗克提出了量子概念，以解决黑体问题

1905年，爱因斯坦提出了光量子的概念，解释了光电效应

1910年，α粒子散射实验

1911年，超导现象被发现

1913年，玻尔原子模型被提出

1915年，索末菲修改了玻尔模型，引入相对论，解释了塞曼效应和斯塔克效应

1918年，玻尔的对应原理成型

1922年，斯特恩-格拉赫实验

1923年，康普顿完成了X射线散射实验，光的粒子性被证实

1923年，德布罗意提出物质波的概念

1924年，玻色-爱因斯坦统计被提出

1925年，泡利提出不相容原理

1925年，戴维逊和革末证实了电子的波动性

1925年，海森堡创立了矩阵力学，量子力学被建立

1925年，狄拉克提出q数

1925年，乌仑贝克和古德施密特发现了电子自旋

1926年，薛定谔创立了波动力学

1926年，波动力学和矩阵力学被证明等价

1926年，费米-狄拉克统计

1927年，G.P.汤姆逊证实了电子的波动性

1927年，海森堡提出不确定性原理

1927年，波恩作出了波函数的概率解释

1927年，科莫会议和第五届索尔维会议召开，互补原理成型

1928年，狄拉克提出了相对论化的电子波动方程，量子电动力学走出第一步

1930年，第6届索尔维会议召开，爱因斯坦提出光箱实验

1932年，反电子被发现

1932年，查德威克发现中子

1935年，爱因斯坦提出EPR思维实验

1935年，薛定谔提出猫佯谬

1935年，汤川秀树预言了介子

1938年，超流现象被发现

1942年，费米建成第一个可控核反应堆

1942年，费因曼提出路径积分方法

1945年，第一颗原子弹爆炸

1947年，第一个晶体管

1948年，重正化理论成熟，量子电动力学被彻底建立

1952年，玻姆提出导波隐变量理论

1954年，杨-米尔斯规范场，后来发展出量子色动力学

1956年，李政道和杨振宁提出弱作用下宇称不守恒，不久被吴健雄用实验证实

1957年，埃弗莱特提出多世界解释

1960年，激光技术被发明

1963年，盖尔曼等提出夸克模型

1964年，贝尔提出贝尔不等式

1964年，CP对称性破缺被发现

1968年，维尼基亚诺模型建立，导致了弦论的出现

1970年，退相干理论被建立

1973年，弱电统一理论被建立

1973年，核磁共振技术被发明

1974年，大统一理论被提出

1975年，τ子被发现

1979年，惠勒提出延迟实验

1982年，阿斯派克特实验，定域隐变量理论被排除

1983年，Z0中间玻色子被发现，弱电统一理论被证实

1984年，第一次超弦革命

1984年，格里芬斯提出退相干历史解释，后被哈特尔等人发扬

1986年，GRW模型被提出

1993年，量子传输理论开始起步

1995年，顶夸克被发现

1995年，玻色-爱因斯坦凝聚在实验室被做出

1995年，第二次超弦革命开始

上帝掷骰子吗（12-3）

作者：castor_v_pollux 发表日期：2004-06-07 12:10:49

第十二章 新探险

三

好了各位，到此为止，我们在量子世界的旅途已经接近尾声。我们已经浏览了绝大多数重要的风景点，探索了大部分先人走过的道路。但是，正如我们已经强烈地感受到的那样，对于每一条道路来说，虽然一路上都是峰回路转，奇境叠出，但越到后来却都变得那样地崎岖不平，难以前进。虽说“入之愈深，其进愈难，而其见愈奇”，但精神和体力上的巨大疲惫到底打击了我们的信心，阻止了我们在任何一条道上顽强地冲向终点。

当一次又一次地从不同的道路上徒劳而返之后，我们突然发现，自己已经处在一个巨大的迷宫中央。在我们的身边，曲折的道路如同蛛网一般地辐射开来，每一条都通向一个幽深的不可捉摸的未来。我已经带领大家去探讨了哥本哈根、多宇宙、隐变量、系综、GRW、退相干历史等6条道路，但要告诉各位的是，仍然还有非常多的偏僻的小道，我们并没有提及。比如有人认为当进行了一次“观测”之后，宇宙没有分裂，只有我们大脑的状态（或者说“精神”）分裂了！这称为“多精神解释”（many-minds intepretation），它名副其实地算得上一种精神分裂症！还有人认为，在量子层面上我们必须放弃通常的逻辑（布尔逻辑），而改用一种“量子逻辑”来陈述！另一些人不那么激烈，他们觉得不必放弃通常的逻辑，但是通常的“概率”概念则必须修改，我们必须引入“复”的概率，也就是说概率并不是通常的0到1，而是必须描述为复数！华盛顿大学的物理学家克拉默（John G Cramer）建立了一种非定域的“交易模型”（The transactional model），而他在牛津的同行彭罗斯则认为波函数的缩减和引力有关。彭罗斯宣称只要空间的曲率大于一个引力子的尺度，量子线性叠加规则就将失效，这里面还牵涉到量子引力的复杂情况诸如物质在跌入黑洞时如何损失了信息……等等，诸如此类。即便是我们已经描述过的那些解释，我们的史话所做的也只是挂一漏万，只能给各位提供一点最基本的概念。事实上，每一种解释都已经衍生出无数个变种，它们打着各自的旗号，都在不遗余力地向世人推销自己，这已经把我们搞得头晕脑胀，不知所措了。现在，我们就像是被困在克里特岛迷宫中的那位忒修斯（Theseus），还在茫然而不停地摸索，苦苦等待着阿里阿德涅（Ariadne）――我们那位可爱的女郎――把那个指引方向，命运攸关的线团扔到我们手中。

1997年，在马里兰大学巴尔的摩郡分校（UMBC）召开了一次关于量子力学的研讨会。有人在与会者中间做了一次问卷调查，统计究竟他们相信哪一种关于量子论的解释。结果是这样的：哥本哈根解释13票，多宇宙8票，玻姆的隐变量4票，退相干历史4票，自发定域理论（如GRW）1票，还有18票都是说还没有想好，或者是相信上述之外的某种解释。到了1999年，在剑桥牛顿研究所举行的一次量子计算会议上，又作了一次类似的调查，这次哥本哈根4票，修订过的运动学理论（它们对薛定谔方程进行修正，比如GRW）4票，玻姆2票，而多世界（MWI）和多历史（DH）加起来（它们都属于那种认为“没有坍缩存在”的理论）得到了令人惊奇的30票。但更加令人惊奇的是，竟然有50票之多承认自己尚无法作出抉择。在宇宙学家和量子引力专家中，MWI受欢迎的程度要高一些，据统计有58％的人认为多世界是正确的理论，而只有18％明确地认为它不正确。但其实许多人对于各种“解释”究竟说了什么是搞不太清楚的，比如人们往往弄不明白多世界和多历史到底差别在哪里，或许，它们本来就没有明确的分界线。就算是相信哥本哈根的人，他们互相之间也会发生严重的分歧，甚至关于它到底是不是一个决定论的解释也会造成争吵。量子论仍然处在一个战国纷争的时代，玻尔，海森堡，爱因斯坦，薛定谔……他们的背影虽然已经离我们远去，但他们当年曾战斗过的这片战场上仍然硝烟弥漫，他们不同的信念仍然支撑着新一代的物理学家，激励着人们为了那个神圣的目标而继续奋战。

想想也真是讽刺，量子力学作为20世纪物理史上最重要的成就之一，到今天为止它的基本数学形式已经被创立了将近整整80年。它在每一个领域内都取得了巨大的成功，以致和相对论一起成为了支撑物理学的两大支柱。80年！任何一种事物如果经历了这样一段漫长时间的考验后仍然屹立不倒，这已经足够把它变成不朽的经典。岁月将把它磨砺成一个完美的成熟的体系，留给人们的只剩下深深的崇敬和无限的唏嘘，慨叹自己为何不能生于乱世，提三尺剑立不世功名，参予到这个伟大工作中去。但量子论是如此地与众不同，即使在它被创立了80年之后，它仍然没有被最后完成！人们仍在为了它而争吵不休，为如何“解释”它而闹得焦头烂额，这在物理史上可是前所未有的事情！想想牛顿力学，想想相对论，从来没有人为了如何“解释”它们而操心过，对比之下，这更加凸现出量子论那独一无二的神秘气质。

人们的确有理由感到奇怪，为什么在如此漫长的岁月过去之后，我们不但没有对量子论了解得更清楚，反而越来越感觉到它的奇特和不可思议。最杰出的量子论专家们各执一词，人人都声称只有他的理解才是正确的，而别人都错了。量子谜题已经成为物理学中一个最神秘和不可捉摸的部位，Zeilinger有一次说：“我做实验的唯一目的，就是给别的物理学家看看，量子论究竟有多奇怪。”到目前为止，我们手里已经攥下了超过一打的所谓“解释”，而且它的数目仍然有望不断地增加。很明显，在这些花样繁多的提议中间，除了一种以外，绝大多数都是错误的。甚至很可能，到目前为止所有的解释都是错误的，但这却并没有妨碍物理学家们把它们创造出来！我们只能说，物理学家的想象力和创造力是非凡的，但这也引起了我们深深的忧虑：到底在多大程度上，物理理论如同人们所骄傲地宣称的那样，是对于大自然的深刻“发现”，而不属于物理学家们杰出的智力“发明”？

但从另外一方面看，我们对于量子论本身的确是没有什么好挑剔的。它的成功是如此巨大，以致于我们除了咋舌之外，根本就来不及对它的奇特之处有过多的评头论足。从它被创立之初，它就挟着雷霆万钧的力量横扫整个物理学，把每个角落都塑造得焕然一新。或许就像狄更斯说的那样，这是最坏的时代，但也是最好的时代。

量子论的基本形式只是一个大的框架，它描述了单个粒子如何运动。但要描述在高能情况下，多粒子之间的相互作用时，我们就必定要涉及到场的作用，这就需要如同当年普朗克把能量成功地量子化一样，把麦克斯韦的电磁场也进行大刀阔斧的量子化――建立量子场论（quantum field theory）。这个过程是一个同样令人激动的宏伟故事，如果铺展开来叙述，势必又是一篇规模庞大的史话，因此我们只是在这里极简单地作一些描述。这一工作由狄拉克开始，经由约尔当、海森堡、泡利和维格纳的发展，很快人们就认识到：原来所有粒子都是弥漫在空间中的某种场，这些场有着不同的能量形态，而当能量最低时，这就是我们通常说的“真空”。因此真空其实只不过是粒子的一种不同形态（基态）而已，任何粒子都可以从中被创造出来，也可以互相湮灭。狄拉克的方程预言了所谓的“反物质”的存在，任何受过足够科普熏陶的读者对此都应该耳熟能详：比如一个正常的氢原子由带正电的质子和带负电的电子组成，但在一个“反氢原子”中，质子却带着负电，而电子带着正电！当一个原子和一个“反原子”相遇，它们就轰隆一声放出大量的能量辐射，然后双方同时消失得无影无踪，其关系就符合20世纪最有名的那个物理方程：E＝mc^2！

最早的“反电子”由加州理工的安德森（Carl Anderson）于1932年在研究宇宙射线的时候发现。它的意义是如此重要，以致于仅仅过了4年，诺贝尔奖评委会就罕见地授予他这一科学界的最高荣誉。

但是，虽然关于辐射场的量子化理论在某些问题上是成功的，但麻烦很快就到来了。1947年，在《物理评论》上刊登了有关兰姆移位和电子磁矩的实验结果，这和现有的理论发生了微小的偏差，于是人们决定利用微扰办法来重新计算准确的值。但是，算来算去，人们惊奇地发现，当他们想尽可能地追求准确，而加入所有的微扰项之后，最后的结果却适得其反，它总是发散为无穷大！

这可真是让人沮丧的结果，理论算出了无穷大，总归是一件荒谬的事情。为了消除这个无穷大，无数的物理学家们进行了艰苦卓绝，不屈不挠的斗争。这个阴影是如此难以驱散，如附骨之蛆一般地叫人头痛，以至于在一段时间里把物理学变成了一个让人无比厌憎的学科。最后的解决方案是日本物理学家朝永振一郎、美国人施温格（Julian S Schwiger）和戴森（Freeman Dyson），还有那位传奇的费因曼所分别独立完成的，被称为“重正化”（renormalization）方法，具体的技术细节我们就不用理会了。虽然认为重正化牵强而不令人信服的科学家大有人在，但是采用这种手段把无穷大从理论中赶走之后，剩下的结果其准确程度令人吃惊得瞠目结舌：处理电子的量子电动力学（QED）在经过重正化的修正之后，在电子磁距的计算中竟然一直与实验值符合到小数点之后第11位！亘古以来都没有哪个理论能够做到这样教人咋舌的事情。

实际上，量子电动力学常常被称作人类有史以来“最为精确的物理理论”，如果不是实验值经过反复测算，这样高精度的数据实在是让人怀疑是不是存心伪造的。但巨大的胜利使得一切怀疑都最终迎刃而解，QED也最终作为量子场论一个最为悠久和成功的分支而为人们熟知。虽然最近彭罗斯声称说，由于对赫尔斯-泰勒脉冲星系统的观测已经积累起了如此确凿的关于引力波存在的证明，这实际上使得广义相对论的精确度已经和实验吻合到10的负14次方，因此超越了QED（赫尔斯和泰勒获得了1993年诺贝尔物理奖）。但无论如何，量子场论的成功是无人可以否认的。朝永振一郎，施温格和费因曼也分享了1965年的诺贝尔物理奖。

抛开量子场论的胜利不谈，量子论在物理界的几乎每一个角落都激起激动人心的浪花，引发一连串美丽的涟漪。它深入固体物理之中，使我们对于固体机械和热性质的认识产生了翻天覆地的变化，更打开了通向凝聚态物理这一崭新世界的大门。在它的指引下，我们才真正认识了电流的传导，使得对于半导体的研究成为可能，而最终带领我们走向微电子学的建立。它驾临分子物理领域，成功地解释了化学键和轨道杂化，从而开创了量子化学学科。如今我们关于化学的几乎一切知识，都建立在这个基础之上。而材料科学在插上了量子论的双翼之后，才真正展翅飞翔起来，开始深刻地影响社会的方方面面。在量子论的指引之下，我们认识了超导和超流，我们掌握了激光技术，我们造出了晶体管和集成电路，为一整个新时代的来临真正做好了准备。量子论让我们得以一探原子内部那最为精细的奥秘，我们不但更加深刻地理解了电子和原子核之间的作用和关系，还进一步拆开原子核，领略到了大自然那更为令人惊叹的神奇。在浩瀚的星空之中，我们必须借助量子论才能把握恒星的命运会何去何从：当它们的燃料耗尽之后，它们会不可避免地向内坍缩，这时支撑起它们最后骨架的就是源自泡利不相容原理的一种简并压力。当电子简并压力足够抵挡坍缩时，恒星就演化为白矮星。要是电子被征服，而要靠中子出来抵抗时，恒星就变为中子星。最后，如果一切防线都被突破，那么它就不可避免地坍缩成一个黑洞。但即使黑洞也不是完全“黑”的，如果充分考虑量子不确定因素的影响，黑洞其实也会产生辐射而逐渐消失，这就是以其鼎鼎大名的发现者史蒂芬•霍金而命名的“霍金蒸发”过程。

当物质落入黑洞的时候，它所包含的信息被完全吞噬了。因为按照定义，没什么能再从黑洞中逃出来，所以这些信息其实是永久地丧失了。这样一来，我们的决定论再一次遭到毁灭性的打击：现在，即使是预测概率的薛定谔波函数本身，我们都无法确定地预测！因为宇宙波函数需要掌握所有物质的信息，而这些信息却不断地被黑洞所吞没。霍金对此说了一句同样有名的话：“上帝不但掷骰子，他还把骰子掷到我们看不见的地方去！”这个看不见的地方就是黑洞奇点。不过由于蒸发过程的发现，黑洞是否在蒸发后又把这些信息重新“吐”出来呢？在这点上人们依旧争论不休，它关系到我们的宇宙和骰子之间那深刻的内在关系。

最后，很有可能，我们对于宇宙终极命运的理解也离不开量子论。大爆炸的最初发生了什么？是否存在奇点？在奇点处物理定律是否失效？因为在宇宙极早期，引力场是如此之强，以致量子效应不能忽略，我们必须采取有效的量子引力方法来处理。在采用了费因曼的路径积分手段之后，哈特尔（就是提出DH的那个）和霍金提出了著名的“无边界假设”：宇宙的起点并没有一个明确的边界，时间并不是一条从一点开始的射线，相反，它是复数的！时间就像我们地球的表面，并没有一个地方可以称之为“起点”。为了更好地理解这些问题，我们迫切地需要全新的量子宇宙学，需要量子论和相对论进一步强强联手，在史话的后面我们还会讲到这个事情。

量子论的出现彻底改变了世界的面貌，它比史上任何一种理论都引发了更多的技术革命。核能、计算机技术、新材料、能源技术、信息技术……这些都在根本上和量子论密切相关。牵强一点说，如果没有足够的关于弱相互作用力和晶体衍射的知识，DNA的双螺旋结构也就不会被发现，分子生物学也就无法建立，也就没有如今这般火热的生物技术革命。再牵强一点说，没有量子力学，也就没有欧洲粒子物理中心（CERN），而没有CERN，也就没有互联网的www服务，更没有划时代的网络革命，各位也就很可能看不到我们的史话，呵呵。

如果要评选20世纪最为深刻地影响了人类社会的事件，那么可以毫不夸张地说，这既不是两次世界大战，也不是共产主义运动的兴衰，也不是联合国的成立，或者女权运动，殖民主义的没落，人类探索太空……等等。它应该被授予量子力学及其相关理论的创立和发展。量子论深入我们生活的每一个角落，它的影响无处不在，触手可得。许多人喜欢比较20世纪齐名的两大物理发现相对论和量子论究竟谁更“伟大”，从一个普遍的意义上来说这样的比较是毫无意义的，所谓“伟大”往往不具有可比性，正如人们无聊地争论李白还是杜甫，莫扎特还是贝多芬，汉朝还是罗马，贝利还是马拉多纳，Beatles还是滚石，阿甘还是肖申克……但仅仅从实用性的角度而言，我们可以毫不犹豫地下结论说：是的，量子论比相对论更加“有用”。

也许我们仍然不能从哲学意义上去真正理解量子论，但它的进步意义依旧无可限量。虽然我们有时候还会偶尔怀念经典时代，怀念那些因果关系一丝不苟，宇宙的本质简单易懂的日子，但这也已经更多地是一种怀旧情绪而已。正如电影《乱世佳人》的开头不无深情地说：“曾经有一片属于骑士和棉花园的土地叫做老南方。在这个美丽的世界里，绅士们最后一次风度翩翩地行礼，骑士们最后一次和漂亮的女伴们同行，人们最后一次见到主人和他们的奴隶。而如今这已经是一个只能从书本中去寻找的旧梦，一个随风飘逝的文明。”虽然有这样的伤感，但人们依然还是会歌颂北方扬基们最后的胜利，因为我们从他们那里得到更大的力量，更多的热情，还有对于未来更执着的信心。