无功所著的《宇宙的精灵(通俗量子力学史)》追求欣赏性，大家不必严肃对待，权当茶余饭后的闲侃。科学的语言是数学，日常语言的转译必定会言不尽意，好在精确表述是专业著作的功能。正所谓“内行看门道，外行看热闹”，量子力学百年史，其发生和发展的逻辑进程，不失音乐的韵律美，不同国籍、性格各异的物理学家投人或被卷入其中，相互作用演绎成一部有声有色的歌舞剧，科学事业与社会随机涨落场的耦合，也会突现出五彩斑斓的精彩。总之，一部赏心悦目的量子力学史是不缺素材的。

无功所著的《宇宙的精灵(通俗量子力学史)》是作者于2011年6月至12月陆续发表在凯迪社区“猫眼看人”上的一部科普著作，在网上受到广泛关注和热烈追捧。原帖在发表后不到一年的时间里点击量就超过了100万次，并且被多个网站转载。

《宇宙的精灵(通俗量子力学史)》全景式地展现了20世纪最重要的一门物理学量子力学100年的发展历程——从量子概念的提出，到量子力学体系的建立和发展成熟，从量子力学的分支——粒子物理学和量子宇宙学，到超弦理论的最新成果，在书中都有介绍。

作者在“序言”中说道：“本书追求欣赏性。”他认为正如非音乐专业人士也可以欣赏音乐一样，非物理专业人士同样可以欣赏量子力学及其历史。用通俗的日常语言介绍艰涩难懂的量子力学理论，而且还有对科学大师性格和生活栩栩如生的描述，有量子力学由一个个戏剧性事件构成的跌宕起伏的发展脉络，语言风趣幽默，使本书具有极强的可读性，专业人士和非专业人士都可以从中受益。

不愿透露身份的作者在网上自称自己“是一个生意人“。曾在《法治周末》上发表过《量子村的年轻人》（长篇连载）和《遥想反物质当年》等数篇科普文章。该报一篇介绍业余科普工作者的专题文章《仰望星空的人们去了哪里》对本书作者有过重点介绍。

欢迎辞

第一篇 首义

 第一章 擦枪走火的第一枪

 第二章 长反骨的年轻人又挑战端

 第三章 北欧海盗再下一城

 营地夜话（1）

第二篇 内战

 第四章 梦幻金三角

 第五章 王子的革命

 第六章 孤岛政变

 第七章 情系玫瑰山谷

 第八章 波粒之乱

 营地夜话（2）

第三篇 立宪

 第九章 上帝之鞭和上帝之手

 第十章 一个人的战争

 第十一章 确定性的终结

 第十二章 波粒共和

 第十三章 月亮和骰子

 营地夜话（3）

第四篇 原子

 第十四章 板块漂移

 第十五章 原子不是原子

 第十六章 罗马军团

 第十七章 盗火者

 第十八章 二次紫外灾难

 营地夜话（4）

第五篇 虚空

 第十九章 呜咽的黑洞

 第二十章 灵动的宇宙

 第二十一章 归来兮以太

 第二十二章 宇宙的琴弦

收团词

主要参考书目

第一章 擦枪走火的第一枪

我们现在看到的德国，是个边界明晰的国家，它位于欧洲中北部，面积35万平方公里，人口八干余万。但要说到历史的德国，那就像我们将要见到的“波函数”，边界模糊，飘忽不定，似有似无，忽大忽小。直到19世纪初，1806年，德国诗人阿恩特还提出了一个很有诗意的问题：“德意志的祖国在哪里？”这一年，法国皇帝拿破仑的铁蹄踏进了德意志第一帝国最大的一个邦——普鲁士，国王威廉三世被迫割地赔款，德意志名存实亡。

可是三年之后（1809），就在这个已经亡国的普鲁士却发生了一桩很怪诞的事儿——柏林大学建立。之所以称之为“怪诞”，是因为这是威廉国王和普鲁士教育改革者洪堡的一单最不公平的生意。穷于应付战争赔款的国王拼尽最后一点家底，捐出了豪华的王子宫作校舍，用拿破仑吃剩的那点钱作出资，举办了这所大学。这还不算怪诞，因为威廉有言在先：“这个国家必须以精神的力量来弥补躯体的损失。正是由于穷困，所以要办教育。我从未听过一个国家办教育办穷了，办亡国了。”洪堡算是点中了威廉的死穴，利用他急于办教育的心理榨干国王的最后一点油水。怪诞的是，这人不说知恩图报，至少也得厚道点吧？按说国王都拼了老命，洪堡至少也得以忠诚回报，发誓绝对服从国王领导吧？可是他非但没有效忠，还提出了一个很非分的要求：国王对大学只有出钱的义务，没有指手画脚的权利——国家不得干涉大学的教育和学术活动！这好比一份买卖合同，规定甲方必须按期付款，而乙方怎么用这个钱，供不供货，供什么货，甲方无权过问。这样一份显失公平的合同，威廉国王居然一点都不感到屈辱地签了下来。

常言道：傻人有傻福。这个傻乎乎的国王做的这笔买卖是赚大发啦。事实证明，作为乙方的柏林大学，不仅对得住威廉国王，对得住德国，乃至地球人都沾了她的光。洪堡在创建柏林大学时提出的“学术自由”、“大学自治”和“教授治校”等办学思想成了现代大学制度思想的滥觞，柏林大学因此被誉为“现代大学之母”。1871年，在普鲁士被法国攻陷的65年之后，俾斯麦金戈铁马横扫法国，在巴黎南郊的凡尔赛宫宣布德意志第二帝国建立。这是德国历史上第一次真正意义的统一。与其说这是俾斯麦武力征讨的胜利，不如说这是德国的教育制度，特别是大学教育制度的成功。而德意志第二帝国的第一任首相俾斯麦本人，就是柏林大学的学生。

柏林大学为德国乃至全人类供过什么“货”？随便说几个都吓你一跟头——

诗人海涅，哲学家费希特、谢林、黑格尔、费尔巴哈、叔本华，政治家俾斯麦、马克思、恩格斯、李卜克内西……

数学和自然科学领域的更是数不胜数，物理学的：亥姆霍兹、赫兹、基尔霍夫、迈克尔逊、维恩、普朗克、爱因斯坦、薛定谔、玻恩……

光诺贝尔奖得主就有29位。不过我还是遏住列名单的冲动吧，否则就有为柏林大学做广告之嫌啦。

注意到了吧，上面的名单里出现了一个名字——普朗克，他就是本章的主人公。1858年春天，德国北部城市基尔的普朗克教授家诞下了一个漂亮的男婴，起名马克斯·普朗克（Max Planck）。曾祖父和祖父是神学教授，父亲是法学教授，算是个知识分子家庭。9岁时举家迁往慕尼黑。中学的普朗克可是又红又专的好学生。他性情温和，为人谦逊，遵守纪律，尊重老师，团结同学。这做人到这个分上还聪明就有点令人嫉妒啦。小普的才能在数学、物理和音乐方面都很突出。有时数学老师病了，竞胆敢让这个学生去代课。在小普的一个报告单上写着这样的评语：“为老师和同学们所喜爱。他在班级里年龄最小，虽然有些稚气，但头脑非常清醒，逻辑性也强。他很有出息。”

到中学毕业，小普为专业的选择而烦恼甚至是痛苦——音乐还是物理，这是个问题！按说小普进演艺圈条件不错。6岁就开始练琴，直到中学，每逢节假日他都会去教堂演奏管风琴，钢琴和大提琴也很杰出；加之一表人才，金发碧眼，面容俊朗，无论走实力派路线，还是走偶像派路线，都可以顺理成章。还好，小普在中学就尝试作曲，但他自己沮丧地发现，模仿痕迹太重而创意不足。如果这个阶段他就像日后那样撞了个大运，写出首好曲子，那世界就会多个不大可能改变音乐史的音乐家，而物理学史则一定要改写。总之，小普最后一咬牙一跺脚就考进了慕尼黑大学攻读物理，这年（1874）他才16岁。物理学教授菲利普·冯·约利（Philipp von Jolly）挺喜欢这个聪明乖巧的孩子，因此为他误人歧途而惋惜。他跟普朗克说：物理学“这门科学中的一切都已经被研究了，只有一些不重要的空白需要填补”。言下之意，别让我把你给毁喽，改学数学算啦。但这孩子看来也不是个有志青年，他说：“我并不期望发现新大陆，只希望理解已经存在的物理学基础，或许能将其加深。”

德国的大学，入学后可以选专业，选老师，甚至是跨校选老师。贪玩的学生，可以利用这种政策在大学期间游历各个城市。不过小普可不是那种人。到大四，他就选了柏林大学（就是那个拼老命的国王创立的大学）的亥姆霍兹（H．von．Helmholtz）教授和基尔霍夫（C．Kil。chhoff）教授的课。这两位是当时科学最前沿的电磁学和热力学的泰斗（比如亥姆赫兹，是热力学第一定律的提出者）。到了这儿小普才感觉到自己原先不过是井底之蛙，慕尼黑大学教授给他的只是地方性的学问，而柏林大学是世界性的。不过很可惜，小普选的两位物理界大佬尽管思想很深邃，但讲课却烂得可以，用小普的话说，讲课的和听课的同样的无聊。不过理论的先进性摆在那儿，师傅引进门，修行在自身嘛。普朗克认真自学了热力学的著作特别是克劳修斯的《力学的热理论》，并立志去寻找像热力学定律那样具有普遍性的规律。1879年他拿出的博士论文就是《论热力学第二定律》，提出了后来被命名为“开尔文一普朗克表述”的热力学第二定律的第二种表述方式（第一种是“克劳修斯表述”）。普朗克在慕尼黑大学获得博士学位后，先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。1888年基尔霍夫逝世后，柏林大学任命30岁的小普为他的继任人（先任副教授，1892年后任教授）和理论物理学研究所主任。1894年，普朗克被接受为普鲁士科学院院士。有次应邀作一个演讲竞忘了教室的房号，于是找到了系办公室，可是他得到的回答是：“别去了，年轻人。你太嫩，肯定理解不了我们资深的普朗克教授所作的演讲。”

在提出热力学定律的普朗克表述时，非但不被接受相反是反对声一片。郁闷的小普说了句话日后成了名言：“一个新的科学真理取得胜利并不是通过让它的反对者们信服并看到真理的光明，而是通过这些反对者最终死去，熟悉它的新一代成长起来。”这就是著名的关于科学发展的“普朗克定律”。

现在，前辈们乘鹤归西了，该轮到小普们建功立业啦。P11-14

在西方，一些物理学家提出这样的问题：如果一个人未读过莎士比亚的著作，会被认为没有教养；但是一个人不知道牛顿、爱因斯坦的理论，却不被看做没有文化。这不奇怪吗？于是他们仿照“艺术欣赏”、“歌剧欣赏”那样，在大学开设起“科学欣赏”、“物理欣赏”课来。

——摘自吴翔等编著《文明之源（物理学）》（上海科学技术出版社出版）

说得有道理呀！我们不懂透视、构图和色彩，却可以欣赏画作；不懂编剧、作曲和表演，也可以欣赏歌剧；那么我们不掌握艰涩难懂的数学，背不下多如牛毛的物理定律，为什么就不能欣赏科学呢？

答案是，文学艺术这类产品被制造出来就是供人欣赏的，没有欣赏性，这种产品就失去了产生的依据。而科学的功能则不是供人欣赏，而是供人使用，是人类认识世界和控制自然的工具。没听说一把锤子因其不够胡里花哨而卖不出去的。用逻辑实证主义的话来说就是，文学艺术有形而上（超验）的价值，科学有形而下（经验）的意义。在艺术欣赏中，我们提高了审美情趣，在文学欣赏中，我们获得了善恶观念，这些都是在不经意间产生的价值。那么科学理论有没有形而上的价值呢？太有了！因为科学理论不仅仅产生技术，从而制造器物，她自身还内禀着精神和文化。

如果以1687年牛顿的《自然哲学的数学原理》为现代科学体系建成的标志的话，在西方，科学还有着一个长达两千年的前史。最早可以追溯到公元前6世纪的希腊哲学家泰勒斯，他的“水是始基”的论断，开启了以一个统一的理论完整地描述整个世界的探索征程。科学在中国则不是一个文化长期发展的逻辑结果，国人的科学启蒙是近代帝国主义在1840年的鸦片战争中用船坚炮利给上的课，接着是18世纪末引进西方工业的洋务运动，以及19世纪初新文化运动对“德先生”（民主）和“赛先生”（科学）的呼唤，近代落后的中国人向西方科学张开了热情的怀抱。“海归”胡适，在民主和科学的美国浸淫了一周，对近代中国的思想变轨就有了一个高屋建瓴的视角。他说，在中国民主和科学都被人格化了，而不知道民主是一种生活方式，科学是一种思维习惯。中国人在恭迎“德先生”和“赛先生”的时候，都只看到了俊朗的外表，却未能习得内禀的精神。

咱们别扯远了。1976年打倒“四人帮”，我们迎来了科学的“第二个春天”。大家想一想，这三十多年来，我们这个民族的科学素养是提高了，还是停滞或倒退了？我妻子是一所初中的数学教师，使我得以近距离地观察到在“科学的春天”里中学教育领域中教师越来越累，学生越来越苦。比起“文革”中的“读书无用论”，这当然是一个历史的进步。妻子的一些学生在初中毕业就到国外留学去了。在国外，这些学生的数学都是一级棒，因为他们在中国的初中就已经捞过了界——读到别人高中的内容了。这是否能说明，科学素质已经大大提高了呢？前几年看了一本美国作家布莱森写的科普著作《万物简史》，把自然、科学、科学史和科学家写得栩栩如生，幽默风趣，心想孩子一定会喜欢，跑了几家书店买了10本，这本书在我生活的这个省会城市大概就告售罄啦。我妻子带的是这座城市里最好的初中的最好的班级（动不动就出省状元、市状元的那种），把书送给她10名最好的学生（全班60多人）。现在已经4年过去了，结果只有一个孩子看过！

这是怎么回事呢？我们的孩子似乎已经对自然的奥秘失去了好奇心，没有探索和创造的冲动。高强度的教育把孩子们变成了学习机器，知识对他们来说只是一个“是什么”（what）的结论，而不是一个“怎么样”（how）的产生机制，更不会去问“为什么”（why）。不记得是哪位华裔科学家说过，“学问”首先就是要学会问问题，但我们的教育全部内容却是“学答”，教孩子们学习按照标准答案回答问题。可是好奇心、穷根究底的追问，正是科学产生和发展的原动力。一个晚上泰勒斯在旷野上遥看星空，失足掉进一个大水坑，所幸被路人救起。人们每每拿这个故事嘲笑哲学家和科学家的迂腐。可是18世纪的德国哲学家黑格尔说，一个民族只关心脚下的事，这个民族就是没有未来的。一个民族的希望，正在于那些遥望星空的人。常人看到的是干差万别的万物，泰勒斯却要追问万物的同一构成，提出了“水是始基”的命题。这个命题作为一个结论一钱不值，但命题所内禀的把差异万物无限还原为一个同质的元素的精神，却牵引着人类几千年的追索，至今脚步仍然不能停歇。

中国话说“授人以鱼，不如授人以渔”。科学的理论成果和物质成果固然重要，但对一个国家一个民族来说还是“鱼”；而科学精神和科学方法，才是代表一个民族未来的“渔”。近代以降直到今天，我们在热情拥抱科学的时候往往是本末倒置，接受的是现成的结论而不是结论的论证结构，是成品而不是成品的内在机制，买椟还珠，把最宝贵的形而上的科学价值还给了老师。于是这个国家的科学殿堂沦为传统的手工业作坊，可以培养出科学的“能工巧匠”，却无法产生开疆拓土的科学大师。其结果是，我们这个国家严重缺乏原创能力。妇女来月经，我们的科学界来“年经”，每年临近12月10日（诺贝尔奖颁奖日），我们都要讨论一个痛苦而尴尬的问题——中国为什么出不了诺贝尔科学奖获得者？

问题还在于，我们教育方向的迷失，有着很悠深的民族文化和民族精神根源。诺贝尔奖得主杨振宁在“北京2004文化高峰论坛”上指出，易经思维阻碍了中国科学的发展。其实岂止易经思维？如果说，中国的春秋战国时期还出现过“百家争鸣”的活跃局面的话，自东汉董仲舒提倡“罢黜百家，独尊儒术”以来，中华文化两千年万马齐喑。尽管欧洲也有过“黑暗的中世纪”，但在神学和经院哲学的框架内，欧洲尚有逻辑学和自然哲学的研究，而儒学基本上就是社会伦理学说。两千年来以儒道释为主体的中华文化，基本上就是大而化之混沌不清的“辩证法”，不能提供科学产生所必需的形式逻辑能力、高度的抽象能力和严格的归纳及演绎方法，无法养育拷问自然的科学精神。

因此，民族文化中科学精神的补课，是我们这个正走向现代化的国家一个紧迫的任务。但这并不意味着每个人都要成为科学家。我倒觉得，我们中学的数、理、化应当大大缩减其内容，给孩子们预留更大的时空，插上科学的翅膀自由翱翔，使科学方法内化为思维习惯，在愉快的学习中体味科学精神，这才是最重要的。至于在数学和科学的哪个门类需要继续深研，或者根本就远离这些门类，则留给每个孩子在大学里或社会上自由选择。因为科学不仅仅是一种技能，一种“奇技淫巧”，不仅是对现成知识成果如饥似渴地汲取，更是对浩瀚星空的哲人般的仰望，对未知世界的稚子般的好奇，是攻坚克难的冲动，是披荆斩棘的历险，是忠实真理的坚贞，是挑战权威的无忌，是壁立千仞的倨傲，是海纳百川的包容，是标新立异的勇气，是巧夺天工的缜密。所以科学精神和科学方法是一种普适的文化，是健全人格不可或缺的维度，不仅是科学家、科学工作者和理科学生所必备，也是非科学专业人员和文科学生所必需。

然而现代科学的发展不可遏止地高度形式化，那艰深的数学以至于数学大奖会被物理学家摘取，那远离传统的物理理论以至于专业圈内也需要做“科普”宣传。但物极必反，如此我们反而可以阿Q式地取得与科学家的平等地位。美国物理学家费曼说过，如果有谁说弄懂了量子力学，他就一定是撒谎。在这个领域里，我们似乎只能像苏格拉底那样说话——“我知道我不知道。”真正的“弄懂”和“知道”也许只有上帝，又也许如尼采所说——“上帝死了！”当然我们也不要自欺欺人地在认知层面上与科学家攀比。毕竟自1687年牛顿的《自然哲学的数学原理》出版以来，科学已经成为一门专业性很强的独立学科，认知需要专业基本功的艰苦训练。在过去的两个世纪里，个别“伟大的哲学家”被形而上学的虚妄冲昏了头脑，对科学、科学家和科学事业指手画脚，兴师讨伐，“指引正确方向”，落下了令人喷饭的历史笑柄。

野百合也有春天。业余人士也可以与专业人士一样欣赏科学，如欣赏一幅精美绝伦的油画，一曲威武雄壮的交响乐，一幕韵味无穷的歌剧，未必知其所以然，却能从中体味出一些宇宙的真谛，窥视到隐秘结构的模样，引起对“不知道”的好奇，对未知世界的敬重，收敛无知的狂妄。同时我们还可以与在科学道路上跋涉的探险者同悲共喜，为他们的失败扼腕，为他们的成功雀跃，领略他们迷人的风采，感悟他们的灵性，调侃他们的怪癖，不知不觉中，我们也许能沾上一些科学大师的仙气。

于是不揣浅陋写下这部通俗量子力学史。本书追求欣赏性，大家不必严肃对待，权当茶余饭后的闲侃。科学的语言是数学，日常语言的转译必定会言不尽意，好在精确表述是专业著作的功能。正所谓“内行看门道，外行看热闹”，量子力学百年史，其发生和发展的逻辑进程，不失音乐的韵律美，不同国籍、性格各异的物理学家投人或被卷入其中，相互作用演绎成一部有声有色的歌舞剧，科学事业与社会随机涨落场的耦合，也会突现出五彩斑斓的精彩。总之，一部赏心悦目的量子力学史是不缺素材的。如果最终拙作不能取悦上帝——广大的读者，就只能怪笔者功力不济，道行不深。那么，就让拍砖来得更猛烈些吧！

无功

2011年12月