序言
假如要推选数学学发展史上最伟大的这些年代，这么有两个时期是一定会上榜的：17世纪末和20世纪初。后者以牛顿《自然哲学之物理原理》的出版为标志，宣告了近代精典数学学的即将成立；而前者则为我们带来了相对论和量子论，并最彻底地推翻和重建了整个数学学体系。所不同的是，昨天当我们再度谈论起牛顿的时代，心里更多的早已只是对那段光辉时光的怀旧和缅怀；而相对论和量子论却一直深深地影响和困惑着我们至今，犹如两颗稚嫩的橄榄，嚼得越久，反倒愈发滋味无穷。
我在这儿要给你们讲的是量子论的故事。这个故事更像一个传奇，由一个不起眼的线索开始，曲径通幽，慢慢地落樱斑斓，乱花迷眼。正在没个头绪处，忽然间峰回路转，天地宽广，如河出伏流，一泻汪洋。但是还未来得及一览景色，一晃又大起大落，误入白云深处不知归路......量子热学的发展史是数学学上最兴奋人心的篇章，我们会听到化学大楼在大风大雨下旋即倒塌，却又在熊熊烈焰中得到了洗礼和重生。我们会看见最革命的思潮肆虐大地，带来了让人吃惊的电闪雷鸣，同时却又突显出惊艳人心的美丽。我们会看见科学怎样在荆棘和沼泽中艰辛地走来，却更加坚定了对胜利的信念。
量子理论是一个极为复杂而又难解的谜团。她像一位神秘的少女，我们天天与她相见，却一直未能看穿她的内心世界。明天，我们的现代文明，从笔记本到激光，从核能到生物技术，几乎没有那个领域不依赖于量子论。但量子论到底带给了我们哪些？这个问题至今却仍然无法回答。在自然哲学观上，量子论带给了我们前所未有的冲击和振动，甚至改变了整个化学世界的基本思想。它的观念是这么的革命，乃至最不保守的科学家都在潜意识里对它怀有深深的惧意。现代文明的繁盛是理智的胜利，而量子论无疑是理智的最高成就之一。并且它被赋于的力量太过强悍，进而连它的创造者本身都无法驾驭，致使量子论的奠基人之一玻尔都要说：“如果谁不为量子论倍感疑惑，那他就是没有理解量子论。”
掐指算来，量子概念的诞生已然超过整整100年，但不可思议的是，它的一些基本思想却至今不为普通的大众所熟知。这么，就让我们再度回到那种伟大的年代，去回顾一下那场史诗般壮观的革命吧。我们将顺着量子论当初走过的公路展开此次探险，我们将和20世纪最伟大的数学天才们同行，去亲身体验一下她们当初曾经历过的这些困扰、激动、恐惧、狂喜和惊讶。
天边两朵小小的乌云
这么多的新发觉接连涌现，令人一时间眼花缭乱。每一个人都开始觉得到了一种不安，恐怕有哪些重大的风波正式发生。化学学这座大楼仍然屹立，看起来仍然这么巍峨，这么牢不可破，但氛围却忽然显得异常阴郁上去，一种山雨欲来的焦躁觉得在人们心里扩散。新的世纪很快就要来到，人们不晓得正式发生哪些，历史即将何去何从。俯瞰天边，人们隐隐可以见到两朵小小的乌云，小得那样不起眼。没人晓得，它们将要带来一场大风大雨，将旧世界的一切从大地上彻底抹杀。而我们，也将要冲进这暴风雨的中心，去看一看那场天崩地坼的革命。
然而，在暴风雨到来之前，还是让我们抬头再看一眼黄金时代的天空，作为最后的追忆。蓝色的光芒照亮在我们的身上，把一切都染上了神圣的色调。精典数学学的大楼在它的映照下，是那样庄重雄壮，溢彩流光，令人不禁想起神话中宙斯和众神在奥林匹斯山上那亘古不变的宫殿。谁又会想到，这惊艳人心的壮观，却是斜阳投射在庞大帝国农地上最后的余晖。
科学史上的奇迹年
假如站在一个比较高的角度来看历史，一切事物都是秉持特定的轨迹的，没有无缘无故的事情，也没有不合常理的发展。在时代浪尖里弄潮的英雄人物，虽然都只是适宜了那种时代的基本要求，这才得到了属于她们的无上荣耀。
然而，假若站在庐山之中，把我们的眼神投射到具体的那种情境中去，我们也就能理解一个伟大人物为时代所带来的光荣和进步。似乎不能说，丧失那些伟大人物，人类的发展都会迈向歪路，而且也不能够认英雄和天才们为这个世界所作出的巨大贡献。
在科学史上上帝掷骰子吗量子物理史话在线阅读，就更是这样。整个科学史可以说就是以天才的名子来妆点的灿烂银河，而有几颗非常明亮的星辰，它们所发射出光芒穿越了整个宇宙，仍然抵达时空的尽头。她们的智慧在某一个时期散发出这么璀璨的辉煌，令人叹为观止。仍然到明天，我们都未能找出愈发适宜的字句来加以形容，而只能冠以“奇迹”的名子。
科学史上有两个年份，便符合“奇迹”的称谓，而它们又是和两个天才的名子紧紧相连的。这三年分别是1666年和1905年，那两个天才便是牛顿和爱因斯坦。
赫尔辛基解释的核心
克拉科夫的机率解释、海森堡的不确定性原理和玻尔的互补原理，两者共同构成了量子论“哥本哈根解释”的核心，至今依然深刻地影响着我们对于整个宇宙的终极认识。
前二者捣毁了精典世界的（严格）因果性，互补原理和不确定原理又合力摧毁了世界的（绝对）客观性。新的量子图景诠释出一个前所未有的世界，它是这么古怪，无法想像，和人们的日常生活格格不入，甚至违反我们的理智本身。并且，它却还能解释量子世界一切不可思议的现象。这些主流解释被称为量子论的“哥本哈根”解释，它是以玻尔为首的一帮科学家做出的，她们大多数曾在赫尔辛基工作过，许多是量子论本身的成立者。
赫尔辛基解释的基本内容，全都围绕着三大核心原理而展开。
首先，（海森堡的）不确定性原理限制了我们对微观事物认识的极限，而这个极限也就是具有化学意义的一切。
其次，由于存在着观测者对于被观测物的不可防止的扰动，如今主体和客体世界必须被理解成一个不可分割的整体。没有一个孤立地存在于客观世界的“事物”（being），事实上一个纯粹的客观世界是没有的，任何事物都只有结合一个特定的观测手段，才谈得上具体意义。对象所表现出的形态，很大程度上取决于我们的观察方式。对同一个对象来说，这种表现形态可能是相互抵触的，但必须被同时用于这个对象的描述中，也就是（玻尔的）互补原理。
最后，由于我们的观测给事物带来各类原则上不可预测的扰动，量子世界的本质是“随机性”（奥斯陆的机率解释）。传统观念中的严格因果关系在量子世界是不存在的，必须以一种统计性的解释来取而代之，波函数Ψ就是一种统计，它的平方代表了粒子在某处出现的机率。当我们说“电子出现在X处”时，我们并不晓得这个风波的“原因”是哪些，它是一个完全随机的过程，没有因果关系。
有些人可能认为特别糟糕：又是不确定又是没有因果关系，这个世界不是乱套了吗？化学学家既然哪些都不晓得，那她们还好意思呆在学院里领工资，或则在电视节目上欺世盗名？但是事情并没有想象的这么坏，尽管我们对单个电子的行为只能预测其机率，但我们晓得，当样本数目显得非常特别大时，机率论就很有用了。我们无法晓得一个电子在屏幕上出现在哪些位置，但我们很有掌握，当数以万亿计的电子穿过双缝，它们会产生干涉纹样。这就好比保险公司无法预测一个顾客会在哪些时侯死去，但它对一个城市的总体死亡率是清楚的，所以保险公司一定是挣钱的！
第五届索尔维大会论辩
但是，1927年这场华山论剑，爱因斯坦终究输了一招。并非剑法不精，可谓内力不足。面对浩浩荡荡的历史时尚，他顽强地逆流而上，结果被磨蚀得躺卧不稳，苦苦支撑。
1927年，量子革命的大爆发早已步入第五年，到了一个收官的阶段。当初种下的种子现在开花结果，革命思潮早已风靡整个数学界，毫无保留地指明了未来的方向。越来越多的人终究体悟到了赫尔辛基解释的核心奥义，并诚意归依，都投在量子门下。爱因斯坦尚且没能劝说玻尔，反倒时常被反驳得说不出话来，但是他这个“反动”态度引来了许多人扼腕哀叹。追怀1905年，爱因斯坦横空出世，一年内六次出手，每一役都打得天摇地动，惊世骇俗，独自创下一番轰轰烈烈的事业。当时少年意气，蔑视群雄，扬鞭跃马，笑傲江湖，这一幅传奇的画面在多少人心目中留下了永恒的向往！但是，当初哪个最叛逆、最革命、最不拘礼法、最痛恨权威的爱因斯坦，现在居然站在新生量子论的对立面！
爱因斯坦这一仗输得狼狈。玻尔看起来沉默驽钝，但是佩剑无锋，大巧不工，在他一生中几乎没有输过哪一场认真的辩论。并且爱因斯坦不是那个容易被击败的人，他逆风而立，一头乱发掩不住眼里的坚决。他身旁还躺卧着两位，一位是德布罗意，一位是薛定谔。两人吴带凌风，飘然飘飘，在量寅时代到来的曙光中，大有长铗寒瑟，易水萧萧，誓与精典理论共危亡的悲情气魄。
岁月如梭，一弹指又是两年，各方俊杰又聚首赫尔辛基，会面于第六届索尔维大会。两年前那一战已成旧事，这第二次华山论剑，不知谁胜谁负？
对宇宙和谐秩序的眼巴巴信仰
1933年9月25日，埃仑费斯特在英国莱登杀害了他那患有智力障碍的孩子，之后自缢了。他在留给爱因斯坦、玻尔等好友的信中说：“这几年我越来越无法理解化学学的急速发展，我努力尝试，却更为绝望和嘶声裂肺，我总算决定舍弃一切。我的生活极其令人厌烦......我仅仅是为了女儿们的经济来源而活着，这使我倍感罪恶。我试过别的方式并且收效甚佳，因而越来越多地去考虑自尽的种种细节，除此之外我没有第二条路可以走了......宽恕我吧。”
在爱因斯坦看来，埃仑费斯特的惨剧无疑是一个时代的惨剧。两代化学学家的思想猛烈冲突和撞击，在一个天除草覆的飘摇乱世，带给整个数学学以强烈宫缩。埃仑费斯特似乎从理性上支持玻尔，但当一个文化消亡之时，以前因此文化所感之人必倍感强烈的痛楚。昔日黄金时代的暗淡老去，代以雪后莴笋般盛行的新思潮，从量子到量子场论，原子中各类新粒子层出不穷，稀奇奇特的概念统治整个世界。爱因斯坦的心里何曾没有埃仑费斯特那样无法名状的巨大悲伤？爱因斯坦远远地、孤独地站在鸿沟的另一边，看着年青人们义无反顾地高唱着向远方挺进，每一个人都对他说他站错了地方。这些觉得是那样奇怪，虽然世界都变得迷蒙而不真实。为啥以前有人哀叹说，即便早死几年，也不愿见到现代数学这样一幅令人无法接受的画面。
不过，爱因斯坦却一直没有倒下，尽管他身在异乡，他的第二个儿子又病倒缠身，不久将与他生离死别，可这一切都不能使爱因斯坦舍弃内心那种坚强的信仰，那种对于结实的因果关系，对于一个宇宙和谐秩序的眼巴巴信仰。爱因斯坦依旧选择战斗，他的身影在斜阳下拉得那样长，虽然是勇敢的老战士为一个消逝的王国做最后的悲情抗争。
量子论的出现彻底改变了世界
量子论在数学界的几乎每一个角落都唤起兴奋人心的浪花，引起一连串美丽的涟漪。
它深入固体化学之中，使我们对于固体机械和热性质的认识形成了翻天覆地的变化，更打开了通向汇聚态化学这一崭新世界的房门。在它的指引下，我们才真正认识了电压的传导，促使对于半导体的研究成为可能，而最终率领我们迈向微电子学的完善。它造访分子化学领域，成功解释了物理键和轨道介孔，进而开创了量子物理学科。现在我们关于物理的几乎一切知识，都构建在这个基础之上。而材料科学在插上了量子论的双翼以后，才真正振翅翱翔上去，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，我们把握了激光技术，我们造出了晶体管和集成电路，为一整个新时代的将至真正做好了打算。量子论让我们得以一探原子内部那最为精细的奥秘，我们不但愈发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，感受到了大自然那更为令人惊讶的神奇。在广袤的星空之中，我们必须利用量子论能够掌握星体的命运会何去何从。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。
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起了更多的技术革命。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，假若没有足够的关于弱互相斥力和晶体衍射的知识，DNA的双螺旋结构也就不会被发觉，分子生物学也就未能完善，也就没有现在如此火爆的生物技术革命……如果要推选20世纪最为深刻地影响了人类社会的风波，这么可以毫不夸张地说，它应当被授予量子热学及其相关理论的成立和发展。
其实我们始终不能从哲学意义起来真正理解量子论，但它的进步意义仍然无可限量。其实我们有时侯就会时常追忆精典时代，追忆这些因果关系一丝不苟，宇宙的本质简单易懂的日子，但这也早已更多地是一种怀旧情绪而已。正如影片《乱世佳人》的开头不无深情地说：“曾经有一片属于勇士和棉花园的农地叫老北方。在这个美丽的世界里，绅士们最后一次风度翩然地行礼，勇士们最后一次和漂亮的女伴们同行，人们最后一次看到主人和她们的奴隶。而现在这早已是一个只能从书本中去找寻的旧梦，一个随风飘荡的文明。”虽然有这样的悲伤，但人们仍然还是会赞扬南方扬基们最后的胜利，由于我们从她们哪里得到更大的力量，更多的热情，还有对未来更执着的信心。
尾声
我们的简史总算到了尽头。量子论在奇妙的氛围中诞生，在乱世中艰辛地成长上去，与一些伟大的对手展开过激烈的交锋。它建筑起经天纬地的巨构，却也曾在其中迷失方向而惶恐徘徊不已。它至今使我们深深困惑，却又肩负着我们最虔敬、最宝贵的心愿和梦想。它最终的归宿是哪些？超弦？M理论？我们仍不清楚，但我们坚信会出现一个量子引力理论，把整个数学学最终统一上去，把宇宙最终极的奥秘骄傲地抒写在人类的历史之中。
在新世纪的开始，数学学总算又一次走到了决定命运的关头。我们虽然又站在一个大时代的前沿，光辉的前景令我们砰然心动，兴奋又慌张，几乎不敢去想象那是一个怎么伟大的景色。最终的统一虽然早已触手可及，甚至早已可以听得到它的心跳和脉搏。历史虽然在冥冥中峰回路转，兜了一个大圈以后又回到100多年前，回到精典化学一统天下时那似曾相恋的场景。
但此次的意义甚至更伟大：当初的牛顿热学和麦克斯韦电磁论其实彼此相容，但它们其实是两个不同方式的理论！从这个意义上说，庞大的精典帝国最多是一个结合得比较紧密的联邦。但此次不同了，那种传说中的万能理论，它还能用同一个多项式去描述宇宙间所有的现象，在所有的领域中，它都实现了直接而有效的统治。这是有史以来第一次上帝掷骰子吗量子物理史话在线阅读，我们有可能完成实际意义上的彻底统一，把所有大权都集于一身，因而开创一个真正恢弘的帝国时代。
人们虽然早已听到了天空中，黑色的光辉再一次耀眼上去，神圣的诗篇再一次被吟唱，回荡在宇宙的每一个角落。当这个日子到来的时侯，化学学将再一次达到它的颠峰，登上宇宙的极顶。凭栏远眺，众山皆小，一切都在脚下。其实很清楚历史上这样的神话最终归于破灭，霍金一直忍不住在《时间导论》里说：“在慎重豁达的基础上，我一直相信，我们可能早已接近于探求自然的终极定理的终点。”
然而，统一之后呢？是不是一切都大功告成了？化学学是不是又走到了它的尽头，再没有更多的发觉可以做出了？我们的后代是不是将再一次深陷无事可做的窘境，不仅修正几个常数在小数点后若干位的值而已？或则，在未来的某三天，地平线上又会出现小小的乌云，带来一场迅猛的大风大雨，把我们的知识体系再一次击碎，并引起新的革命？历史是不是这样一种永无止境的轮回，大自然是不是永远也不肯向我们领略它最终的秘密，而我们的探求，是不是永远也没有终点？
这一切都没有答案，我们只能义无反顾地顺着这条公路继续前进。其实历史终究是一场轮回，但在每一次的轮回中，我们其实都获得了更为伟大的发觉。科学在不停地检讨自己，但这些谦逊的考量和自我否定不但没有消弱它的光荣，反倒使它获得了永恒的力量，也不断地提高着我们对它的信心。人类居住在太阳系中的一颗小小行星上，她们的文明不过万年的历史，现代科学的成立不到400年。但她们的智慧贯串整个时空，从最小的量子到最大的宇宙尺度，从大爆燃的那一刻到时间的终点，从近来的白矮星到最远的宇宙视界，没有哪些可以抵挡我们窥探的脚步。这一切，都来自于我们对成功的信念，对于科学的依赖，以及对于神奇的自然那永无休止的好奇。
我由衷地希望诸位在此次的量子旅程中获得了一些非凡的体验，其实它带来困扰，但它其实指向希望。我必须在这儿和诸位挥别，但量子论的路一直没有走完，它一直处在迷宫之中，前途漫漫，还有无数未知的秘密有待开掘，我们依然还要努力地上下去求索。而这剩下的旅程，必须由诸位独立去完成，由于上面尚没有路，它要靠我们亲手去开辟下来。
其实有三天，你的名子也会成为量子历史的一部份，被铭刻在街边的记念碑上，再一次召唤后来的过路人对于一段伟大岁月的沉痛追忆。谁又晓得呢？
随着哲学家和科学家显得越来越恬静，哲学和自然科学之间的鸿沟早已大到足以拒绝任何消弭。
05月16—17日，中科院化学所曹则贤院长带来《物理学的哲思-未来科技从那里来？》一课，让空洞的哲学信条、骨感的数理公式栖身于鲜活的生活现实！