第0章 狮子懂物理吗

天上地下有很多东西，贺拉斯，其丰富多彩，远超你们的哲学梦想。

——《哈姆雷特》，莎士比亚

我刚开始在大学物理系学习的时候，在某个早晨听到了一位老师的精彩发言，讲的是理解量子理论的困难所在。

我们都看过《动物世界》这类节目，里面总会有狮子猎捕羚羊的经典一幕。观众们一直捏着一把汗，直到羚羊渐渐和狮子拉开距离，狮子审时度势只能无奈放弃追赶，于是羚羊便得以从血盆大口中逃生。

如果我们细细思考这一场景，就会发现狮子在追赶羚羊的同时，也在做着复杂的运算。它知道自己的速度，也了解羚羊的速度。通过计算向量相减，如果狮子发现它和羚羊之间的距离在慢慢增大，就会放弃追赶，以便为下一次胜算更大的猎捕保存体力。

即便对一个高中生来说，狮子做的这些计算都不简单。

那么问题来了：难道狮子懂物理吗？

确实如此。狮子和其他动物（包括人类）一样，在进化的过程中已经具备了在日常生活中使用物理推理的能力。如果没有物理知识，人类也无法生存。

那些被称为经典物理的概念来自于对日常生活的观察。我们观察天空，预测月相；射一支箭或者扔一块石头，画出抛物线确定物体在空中的运动轨迹。

但当我们进入现代物理的世界，就会发现这已远离了人类的日常经验。20世纪初，人类能达到的最快速度仅仅是每小时100 km，这也就不难理解为什么我们无法想象以接近光速运动起来会发生什么了。

既然我们没有进化出能看到电子这类微粒的眼睛，就很难从直觉上理解电子的不确定状态。

量子力学涉及的现象都不是人类日常生活能接触的，远远超出了我们对现实的认知。

到目前为止，不懂量子力学也不影响我们活着。

量子物理学是什么

自诞生起，人类就想要探寻宇宙的奥秘。目前的物理学科对宇宙的探秘主要围绕两大理论展开：量子论和相对论。

相对论主要描述了宏观世界和星系运动，而量子论则揭示了原子的神秘行径及其微小的组成部分——也正是世间万物，包括我们自己的组成部分。

20世纪初，人们开始探寻量子世界的奥秘，发现量子世界的微小粒子遵循着和经典世界不一样的游戏规则。那里经常会有让我们觉得不可能的事情发生：一颗粒子可以凭空被创造出来；能够同时出现在两个不同的地方；根据解读视角的不同，还能够具有波动性或者粒子性；能够穿过墙壁；即使距离很远，两个粒子之间也有“灵异联系”（爱因斯坦的原话），以及其他很多看似荒唐的特性。

一个世纪前，科学家认为宇宙就像钟表机械盘一样精确。因此，他们在进入微粒的世界时就遇到了难题：宇宙的运行怎么可能这么混乱？

新的物理学让众多科学家不断挑战自己的信仰，并且提出了充满智慧的问题：唯一、客观的现实是否存在？当我们没有看的时候，月亮还在天上吗？爱因斯坦愿意相信月亮一直在天上。我们究竟是在按照既定的剧本生活，还是随着人生的发展在自己创作剧本？

量子物理学继续动摇着试图用理智解读这一学科的人，因为这门学科已经超出了人类的想象范围。

我们可能会错误地认为，量子物理学只是一门纯理论性的研究，并且可信度不高。但实际上，量子理论是科学中最精确的。迄今为止，还没有发现任何量子理论的预言是错误的，也没有哪个实验能够推翻量子理论。

于是，量子物理学开始融入我们的日常生活。目前，三分之一的经济行为是与量子物理学以及我们对它的认识有关的。从早晨用微波炉加热牛奶，到超市自动开关的感应门，甚至是电视、电脑、手机、阅读器等，都利用了量子技术，只是我们没有意识到罢了。

面对量子理论，我们有两个选择：一是埋头计算别吭声，一心想着推动科技发展；二是勇敢地解读宇宙和物质试图传递给我们的信息。

如果选择前者，我们就不需要经历量子物理学带来的混乱和悖论。但如果想看到比方程式更远的东西、探寻量子世界的神秘之处的话，我们就需要穿越物理界限，进入哲学的世界，甚至需要研究形而上学，从语源的角度看，可以理解为在自然学之后的学科。

本书将带领我们踏上一段神奇的旅程。我们将在途中得到令人费解的答案，而这些答案又能引出更加令人费解的问题。

讲到这了，就来说一个关于理查德·费曼的轶事。有位学生问这位诺贝尔奖得主：“量子波的真正作用是什么？”费曼只是回答：“嘘，先把门关上。”