量子理论到底是什么？在这里你将会找到理解这个理论所需要的一切知识，不管你是否曾经读过关于这个主题的文章。你将读到这样一些看起来是自相矛盾的现象：例如光子（光的粒子）可以在同一时刻位于两个位置，原子能够同时通过两条路径，对于一个以光速运动的粒子来说时间是静止的，等等。同时你还会发现量子理论是可能实现星际传送的理论依据。
量子世界的所有奇异性都可以通过考察那只原始猫的两个孪生后代的历险过程来获得最清楚的理解。在重新考虑光的本质问题之后（这个问题在量子论和相对论中都是一个关键问题），一些新的思想便出现了。这些思想能够解释真实性的本质和解决所有的量子之谜。
你准备好了吗？翻开由约翰·格里宾编著的这本《薛定谔的小猫(迷人的量子物理新世界观)》吧！

约翰·格里宾，英国著名科学读物专业作家，萨塞克斯大学天文学访问学者。他毕业于剑桥大学，获天体物理学博士学位，现在是萨塞克斯大学的客座天文学研究员。曾先后在《自然》志和《新科学家》周刊任职。1974年他以其关于气候变迁的作品获得了英国最佳科学著作奖。
约翰·格里宾著有50多部科普和科幻作品，其中的科学三部曲《薛定谔之猫探秘》、《双螺旋探秘》和《大爆炸探秘》尤为脍炙人口。此外，他还与妻子合著了一系列著名科学家的传记，而反映“科学顽童”费曼科学生涯的《迷人的科学风采——费曼传》更是广受好评。他还撰写了许多畅销书，其中包括《深奥的简洁》《欧米伽点》《大爆炸之探索》《起始》《宇宙指南》和《Q代表量子》。他的书已被译成多种语言，并在英国和美国得过奖。

前言
序章 问题
第一章 古代光学
第二章 现代
第三章 奇异而真实
第四章 绝望中的补救
第五章 思考之思考
结语 解决方案：我们这一时代的秘密
参考书目

10年前，当我在写量子理论发展史时，从来没
有想到将来有一天我会重新回到量子神秘性这一主
题上来，并写出另一本书。在写《寻找薛定谔的猫
》一书的过程中，我就着手说明量子物理学的亚原
子世界是多么奇怪和神秘。一些稀奇古怪的实验结
果导致了一些与常识不符的理论，这些理论又被进
一步的实验所证实。无懈可击的逻辑迫使物理学家
严肃认真地对待这些稀奇古怪的思想。20世纪80年
代中期的基本观点为：尽管量子理论是非常奇怪的
，但它却非常实用。这个理论使得我们得以清楚地
理解激光、计算机芯片、DNA分子，等等。而“经典
”物理学那些老的思想却不能解释这些现象。在《
寻找薛定谔的猫》一书中，我所强调的并不是量子
理论的不可思议，而是它的实用性。事实上，用费
曼的话说：“没有人理解量子理论。”这一事实使
得我在前一本书的结尾不太谦虚地这样写道：“我
很高兴地留给你们一些不充实的结局，一些可望而
不可即的暗示，还有很多工作要做的这样一个前景
。”
但是当我很满意地将这些不充实的结局写出来
时，许多物理学家并不满足于已有的成绩。他们为
一个理论的不能理解而苦恼，尽管它很实用。自从
1984年我对当时的情况作了一次概述以来，物理学
家们已经做出了很大的努力，试图解决量子的神秘
性。沿着这条思路，他们已经使得一些神秘性看起
来更加神秘，并且已经发现了量子世界的一些新的
奇怪的方面。他们已经发展了量子神秘性的解释。
对于一个局外的观察者来说，这些解释是一些越来
越难以相信的、绝望的辩护。但是在经过了60多年
的尝试以后，在过去的几年当中，他们也提出了关
于量子神秘性的一个解释，这个解释是对过程的一
个天才的洞察——不仅对于专家，对于任何对真实
性的本质感兴趣的人来说这都是一个天才的理解。
这个新的理解不仅依赖于量子理论的合理解释
，而且依赖于在爱因斯坦的相对论框架下对光的行
为的解释。在本书中，我将这两种理论的发展放在
一起，并说明描述宇宙运作的最好解释、所有量子
神秘性的彻底解决，这些都需要同时使用量子论和
相对论的思想。
在这里，我没有过多地讲解量子理论发展的历
史背景，以前我已经讲过了。我从这样一个起点出
发：量子理论已经取得了巨大的成功。在解释如何
解决那些迷惑之前，先讨论一些新的疑问，以及看
待古老疑问的一些新的途径。在这里你将会找到理
解量子理论到底是什么所需要的一切知识，不管你
是否曾经读过关于这个主题的文章（更不用说我自
己的书）。你将读到这样一些看起来是自相矛盾的
现象：例如光子（光的粒子）可以在同一时刻位于
两个位置，原子能够同时通过两条路径，对于一个
以光速运动的粒子来说时间是静止的，等等。同时
你还会发现一个认真的建议：量子理论可能提供一
种途径来实现星际传送。
为了给后面的叙述铺平道路，我将或多或少地
从《寻找薛定谔的猫》所留下的问题，即那只著名
的猫以及约翰·贝尔的证明开始展开讨论。约翰·
贝尔证明：如果一些量子组织曾经是单一系统的一
个部分，那么它们之间将保持着联系，它们之间通
过某种方式相互知晓，即使它们之间相距很远。爱
因斯坦将这种现象称为“幽灵般的超距作用”，这
种现象也常被称为“非局域性”。对你来说，这些
概念可能是新的，也可能是你所熟悉的。薛定谔的
猫在同一时刻既活又死这一悖论已经成为过去10年
中的一个口头禅。但是等一下，即使你认为你已经
知道那是怎么一回事了，也要准备重新考虑一下。
你将看到，我这里拥有更多的和更好的悖论。这些
悖论的背后都有不容置疑的实验验证。这对你来说
还是有魅力的。但是所有这些都将归结为同一件事
。例如，在一个双孔实验中，电子如何才能够同时
经过两条路径？在同一时刻它是如何能够知道整个
实验系统的结构的？
我们需要解决的问题——量子世界的所有奇异
性都可以通过考察那只原始猫的两个孪生后代——
我作品中的小猫的历险过程来获得最清楚的理解。
我们将不得不重新考虑光的本质问题。这个问题在
量子论和相对论中都是一个关键问题。这样我便带
给你一些新的思想。这些思想能够解释真实性的本
质和解决所有的量子之谜。从20世纪20年代中期量
子论诞生以来，这是第一次有可能有点信心地说量
子论到底意味着什么。如果这些还不算是写作本书
的充分理由的话，我就不知道本书的用意之所在了
！
约翰·格里宾

约翰·格里宾编著的《薛定谔的小猫（对量子物理和真实性的探索）》是一本跨越量子力学、物理学及哲学等多学科的科普图书。它就像一个科学向导，带着读者领略20世纪物理学的发展过程；它又仿佛是一本思想史，把物理学家们的思维过程非常清晰地展现出来，让读者看到科学家成功前的一次次失败。格里宾在书中生动地描述了科学家得出他们理论的过程，让读者轻松地理解瞬间的真实性和一般量子力学。

既有思想深度，路数又非常清晰。是非常难得
的高级科普读物。完全读懂这两本书是不容易的，
但却非常值得一读。
——中国科学院自然科学史研究所 方在庆
只要你有一点点耐心，你一定可以看懂。这两
本书写得的确很好，是目前有关这一内容写得最好
的书。我可以保证这一点。
——华中科大物理系教授 杨建邺

牛顿的世界观
牛顿颜色理论的重要性不仅在于他是对的，而且在于他得到结论的方法。在牛顿之前，哲学家主要是通过思辨来发展自己的世界观。例如笛卡儿虽然考虑了光传播的可能方式，但他并没有做实验来验证他的观点。当然，牛顿也并非第一个实验家，伽利略便在他对球从斜面上滚下来的运动方式的研究和单摆的工作中开创了实验的先河。但牛顿首先明确表述了科学方法的基础，即思想（假定）、观测和实验相结合的方法。现代科学正是建立在这一基础之上。
牛顿的颜色理论，产生于他不得不离开剑桥回家休假的这段时间里所做的一系列实验。到1665年，一束阳光经过一个三角透镜后会变成一条像彩虹一样的光谱的现象已被普遍认识。对这一现象的标准解释基于亚里士多德的观点，即白光代表纯净的，没有杂质的形式，经过玻璃则导致这种形式发生混乱。当光进入棱镜时，它会发生弯曲，然后沿一条直线到达三角形的另一边，在那里它再次弯曲后进入空气。同时光会发生扩散，从一个白色的光点变成一条彩色的线，沿三角形顶点向下，上面的光折曲最小，在玻璃中经过较短的距离出射成为红光。在下面三角形的边要宽一些，光进入棱镜时要折曲的多一些，在玻璃中经过较长的距离到达另一边进入空气而变成紫色。在两者之间存在着彩虹中所有的颜色——红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。在一个黑暗的房子里，让光通过窗帘上的一个小孔射进来，把一个棱镜挡在光束前面，对着窗户的墙上就会出现彩色的光谱。
亚里士多德认为，在玻璃中传播距离最短的白光变化最小，成为红光，而传播距离稍长则变化稍大，是黄色，然后以此类推直到紫色。
实际上牛顿用自制的棱镜和透镜对这些观点进行了验证，通过改变透镜的形状，力图减小颜色的变化。他第一个区分了光谱中不同颜色的光，并命名了7种颜色（他有意选择了7种颜色，因为7是一个带有某种神秘意义的素数，如果你发现在彩虹中在蓝色和紫色之间难以区分单独的靛色，你绝对不属于少数了）。
但是牛顿这次进行的最重要的一个实验只不过是在第一个棱镜后面放了第二个棱镜，只不过放的方式不同，第一个棱镜尖朝上放，将一束光谱展开成彩色的光谱，第二个棱镜尖朝下放，将展开的彩色光谱变回了一束白光。虽然光经过了更厚的玻璃，但它并没有变得更混乱，而是回到了原来的纯净状态。
牛顿认为，这说明白光一点也不“纯净”，而是由彩虹中所有颜色的光混合成的，不同颜色的光在折射时弯曲程度不同，但是在原来的白光中包含所有颜色的光。这是一个革命性的观点，因为它不仅推翻了亚里士多德哲学的一项基础，而且还是建立在可信的实验基础之上。但牛顿并不急于向世界宣布他的发现，他在1665年所获得的对光本性的认识使他致力于一种新型望远镜的研究。
用大透镜做成的望远镜（折射望远镜）存在一个问题，因为透镜同样会把白光分解成有色的光谱。这样所观察的物体的图像上会产生彩色条纹，使图像模糊不清，使我们在观察星星时非常不便，这种现象称之为“色散”。牛顿发现要做出一个没有色散的透镜系统很困难（但并非不可能，如所谓的消色差透镜系统，是利用两片或多片折射性质不同的玻璃来制作望远镜，它不会产生色散），因此，牛顿设计并制作了用曲面镜而不是大透镜的望远镜——反射望远镜。
牛顿的反射器想法很简单，用望远镜后部的一片大曲面镜把光反射到一个斜度45角放置的平面镜上，使光改变方向穿过镜壁上的一个小孔射出来，观察者可以通过这个小孔来观察，而不必担心头部会挡住星光。这个想法十分卓越，因为它非常简单，但用现有的材料制作一面精确的镜子是一项实验工作，作为一个专业的工匠，牛顿自己动手完成了镜子。最后他做成了一台长约20厘米（6英寸）的仪器，这台仪器产生的图像比用四倍长的反射器产生的图像大九倍，而且没有色散。
这时，瘟疫已经渐渐过去，大学重新开学，牛顿回到了剑桥。他在1667年当选为三一学院的研究员。同年，英国和荷兰爆发了战争，荷兰舰队在泰晤士成功地袭击了英国人，剑桥也听到了枪炮声，大家都知道是怎么回事；牛顿断言荷兰取得了胜利（事实果然如此），这给他的同事留下了深刻的印象。他的理由是，枪炮声越来越大，这说明战场越来越近，英军正在撤退。
到1669年，由于他在数学上的工作，牛顿的声望渐渐超出了剑桥的范围。同年，第一位卢卡斯数学教授，艾萨克巴罗（于1663年任职）退休，实际上是为了牛顿。巴罗虽然是一位有成就的数学家，但他却有另外的雄心。他很快成了国王的第一牧师，然后是三一学院院长。他对亨利卢卡斯——是他设立的卢卡斯教职——的遗嘱执行人有足够的影响，使得他的继任者也是一个三一学院人，并作为一个知名的数学家开始留下足迹。
这项任命保证了牛顿在剑桥的地位，但同时要求他作定期演讲。他第一期演讲的题目并不是数学而是光学和颜色理论，其中特别提到了透镜的色散问题。同时他自豪地向剑桥及周围的同事展示了他的新望远镜。实际