量子力学

早在20世纪20年代，美国化学家莱纳斯·鲍林已经发现，正如原子没有固定的结构一样，在化学合成物质中，原子的结合也存在于一种结构形式和另外一种结构形式之间的中间状态，这种现象被称为“共振”。1929年，鲍林终于制定出了一些规则，而通过这些规则，我们可以了解化学键中电子之间的相互关系。凭借着这些研究成果，鲍林也能够更好地了解它们所组成的各种化合物的属性。

开启所有秘密的钥匙

两次获得诺贝尔奖的美国化学家莱纳斯·鲍林用一个木制的模型展示了蛋白质分子的复杂结构。

最值得称道的，是鲍林所具有的把理论化学和实践化学结合到一起的独特能力，以及他对于化学键既稳定又多变的双重属性的透彻理解。这也促使他进一步考察和研究镰刀型细胞贫血病，并最终发现这种疾病源自于血色素分子的一个变种。他的论文《镰刀型细胞血红蛋白：一种分子疾病》极大地促进了人们对于疾病基因的诱因的兴趣。

鲍林曾经尝试构建一个DNA（脱氧核糖核酸）的分子结构模型。1953年，他和晶体学专家罗伯特·柯瑞共同发表了带有3条螺旋扭链的三维DNA的模型图以及相关的理论。1954年，鲍林由于在化学键课题上的研究成果而获得了当年的诺贝尔奖。1963年，因为在裁减军备方面所进行的不懈努力，他再度获得了诺贝尔奖——诺贝尔和平奖。假如鲍林的DNA分子螺旋扭链中只有2条，那么他很有可能获得第3座诺贝尔奖杯。但是，这座诺贝尔奖杯却落入了佛朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森的怀抱，原因在于他们最终发现了双链（而不是3链）螺旋才是DNA分子的结构模式。

美国物理学家理查德·费曼是另外一位被量子物理学所深深吸引的科学研究者。量子物理学的不可预测性似乎激发了他与生俱来的独立思考能力。在对量子力学的数学难题进行研究之后，费曼勾画出了存在于电磁辐射之中的各种亚原子作用力的相互关系，以及在原子的不确定结构之中，光子如何与电子以及恰好与它们相反的、带有正电荷的粒子（即正电子）发生互动关系。此外，费曼还阐释了作用力的兑换过程以及粒子的碰撞现象，他所用的就是后来被称为“费曼图”的图像手段。由于在量子电动力学领域所取得的具有地震效应的研究成果，费曼获得了诺贝尔物理学奖。

同时，理查德·费曼和物理学家默里·盖尔曼成功地描述出了在放射性衰变过程中，各种作用力的发生和作用机制。这种被称为“弱相互作用力”的现象的发现，使我们可以窥探到理论上属于原子结构中最小的粒子，即费密子、玻色子、W粒子和Z粒子。由于这些粒子经常只会做出非常缓慢的反应，因此它们能够在极为炽热和压力极高的环境下引发大规模的反应。

这两位物理学家发现，这些粒子就位于核聚变的核心位置。费曼用他那令人惊叹的天赋把自己塑造成一个故事演说家，他运用逻辑缜密的描述并以深入浅出的话语对高深物理研究娓娓道来，从而成功地吸引了科学家和公众的眼球。

英国物理学家史蒂芬·霍金致力于把量子物理学与爱因斯坦的广义相对论结合起来进行研究。霍金把这两个概念联系到了一起，首先所针对的是亚原子的科学领域，其次则针对具有庞大质量的物体，并且以这种智力整合方法对诸如宇宙的产生方式、强大到足以使光无法逃脱的黑洞之类的深不可测的难题进行探究。霍金对黑洞做出了这样的描述：一个原先具有几十亿吨重量的物质最后被压缩成只有单个光子体积大小的微粒。在这种状态下，粒子都会遵循量子理论的原理进行运作，也就是说，粒子会释放出辐射，然后逐渐消散，直到消失。

核裂变

由核裂变所产生的中子帮助研究者进一步探索物质和生命科学的奥秘。

后来，霍金与来自欧洲粒子物理研究所的托马斯·赫尔泰格做出了一个异常大胆的假设。虽然我们不知道任何一个粒子在特定时刻的确切去向和位置，然而，如果早期宇宙的粒子遵循量子理论，那么宇宙本身必然也是量子理论的产物。如果事实果真如此，那么正如赫尔泰格所说的那样：“宇宙并不仅仅只有一种历史，而是存在着各种可能的历史，而且每一种历史都存在着属于其自身的高度可能性。”

当古代先人们抬头仰望天空的时候，他们总会对物质和能量充满了各种疑问。如今，即便有了广义相对论这一能够自圆其说的理论和量子力学高深莫测的原理，我们依然迷失在一个颇为熟悉的问号中。