1、量子观念一个人要是对量子物理学不曾感到震惊，他就根本没有理解它（尼尔斯玻尔）。量子物理学-通常叫做量子力学。因为它取代了牛顿力学。量子物理学什么都是，就是不是“力学” ，量子物理学创生于 20 世纪初至 30 年代，直到现在仍在活跃发展，它是科学家用来研究微观世界的一组观念。它的核心观念是，在微观层次上，某些物理量如能量是不连续的或“量子化” 的，而不是连续的。借用我们的计算机文化的语言，就是微观世界是“ 数字的” ，而不是 “模拟的”。量子化代表了与牛顿物理学的根本分歧，它导致物理学及其哲学影响在根本上的全新发展。后牛顿革命1900 年，量子观念在几乎没有人注意的情况下悄悄地溜进了物理学。这
2、是后牛顿时代的开端，虽然当时没有人认识到这一点。值得注意的是，另一个同等革命的但内容完全不同的后牛顿思想，爱因斯坦的相对论，是在仅仅 5 年之后即1905 年发表的。爱因斯坦的狭义相对论在 1905 年最初宣布时就已经相当完备，它的革命性非常清楚。今天，狭义相对论已经被所有的物理学家所接受，已不再是一个正在活跃的理论了。（啊，事物是多么令人惊奇哪怕是最微小的颗粒！ 惠特曼）量子物理学描述实物和辐射的本性和行为，特别是微观层次上的本性和行为。它缓慢地发展，但是它的影响最终远远超过狭义相对论的影响，而且今天仍在继续发展。尽管量子理论的主要原理在 1930 年前就已出现，尽管这个理论已受过多方面的检
3、验并且应用广泛，但这些理论的真正含义仍然不清楚。由于它对如此之多的现象作出了如此精确的预言，量子物理学也许是人类所曾发明的最成功的科学理论。它的实际影响伸展到每一种依赖于微观世界的细节的东西：晶体管、硅片和集成电路之类的电子元器件（因而全部信息和通信技术如电视和计算机）；大部分现代化学和一部分生物学；激光器；我们对各种各样实物（从超导体到中子星）的理解；原子核物理学；核能和核武器。整个高技术世界的核心是一个难以捉摸的、高度“非牛 顿” 式的粒子：电 子。（量子现象是技术的一个必不可少的组成部分，它占了美国国民生产总值（GNP）的 25%。莱德曼，u 中微子和底夸克的主要发现者）量子理论对哲学的
4、冲击也许意义更重大，但却肯定更少得到正确的评价。比起相对论来，量子物理学是对牛顿式世界观更根本的否定。科学的世界观绝不是一个可有可无的学术摆设。牛顿的观点已经同整个西方文明精巧地交织在一起。力学的（机械论的）世界观已经统治了西方文化几个世纪，已经被西方文化吸收深入骨髓，以至于人们接受它而没有意识到它也只是一种特定的世界观。我们将会发现，量子物理学意味着，与牛顿世界观相反，自然界在微观层次上深深受着随机性或机遇的影响。大自然不知道他下一步将做什么！宇宙不再是一部未来完全可以由现在预言的机器了。量子物理学还意味着，与牛顿世界观相反，自然界是深深地连通的，你不能把自然界的这些部件如电子、质子和光波同
5、它们的环境分离开来而不在根本上改变它们的特性。你根本不能再把宇宙看作一部机器了，哪怕是一部不可预言的机器，因为机器比喻的最基本的特性就是它的部件可以拆卸分离。量子物理学认为，自然界的变化是以不连续的方式发生的，而不象牛顿物理学预言的那样是连续的。这是一个例子：想像你在摇荡一具孩子玩的秋千，若你停止推秋千，它的振荡会越来越小，最后停下来。秋千停下来的过程是连续的，逐渐的，这个连续过程正是牛顿物理学所预言的。如果情况象下面这样，则使人感到吃惊：没人推时，在几次振荡中振幅（振荡的宽度）保持一定，比方说 4m，然后在一瞬间“跃迁”到振幅仅为 2m，并在没有推动的情况下再度保持振荡几次，此后突然停下来。
6、这样一个不连续的过程不是牛顿物理学所预言的，在我们周围的宏观世界里是观察不到的。但是，这种不连续的非牛顿式过程却是微观层次上行为的准则。例如，自然界要求一个原子仅在某几个精确的能量值上振动，正象我们想象的秋千只能在 4m、2m 或 0m 的振幅上振荡一样。一个原子失去能量，必定是在从一个“允许的” 能量值到一个更低的允许能量值的突然跃迁中失去。这样做时，它必定释放一个瞬时爆发的量或能量量子。这就是这个理论的核心的新特征，也是量子物理学这个术语的由来。一个微观系统的能量是“数字的 ”而不是 “模拟的”。(20 世纪 20 年代中期发现量子力学，是从 17 世纪近代物理学诞生以来物理理论中意义最深
7、远的革命。温伯格，引自 Dream of a Final Theory终极理论之梦)量子革命挑战的不仅是牛顿的假设，而且还有更一般的科学假设。作为科学自身的基础的一直是这样一个假设：自然界存在着一个独立的实在，即使我们不观察它，这个实在也不会有什么实质的不同。科学家们普遍认为他们是在研究这个独立的实在。但是，量子物理学描述的微观世界是这样微妙，仅仅一次观测动作就会使它发生实质性的改变；甚至完全谈不上对被观测物体有什么物理干扰的观测，而且甚至仅仅是观测的可能性都会使它发生实质性的改变。这就对一个独立的而且可知的微观实在的观念提出了挑战，而建议用一个包括宏观观察者在内并允许观察者参与的实在取而代之。观察研究本身即为参与！信息-变化导 致
