物理學(xué)簡(jiǎn)史：不同的世界不同的定律

科學(xué)僅僅是一種描述自然界、人類(lèi)和自然界的關(guān)系，以及浩瀚宇宙的語(yǔ)言。它僅僅是一種語(yǔ)言；在現(xiàn)代科學(xué)誕生前，還有很多其他語(yǔ)言（比如煉金術(shù)和靈性）。或許它們不夠精確，但它們確實(shí)有效。我常常在人們問(wèn)這句話(huà)時(shí)感到吃驚，“在科學(xué)誕生之前我們會(huì)做什么？那時(shí)我們對(duì)這個(gè)世界有何了解？”回答當(dāng)然是響亮的“是的，當(dāng)然有了解！”。我對(duì)宇宙的了解還真不少。

我們所知的那些東西是如此的有用，它們?yōu)槔斫馍钠鹪?，理解我們?yōu)槭裁磿?huì)生病又如何康復(fù)，以及掌握計(jì)算日月星辰的周期等事，提供了整套辦法。雖然這些知識(shí)并沒(méi)有以我們今天早已習(xí)慣了的技術(shù)性語(yǔ)言來(lái)展開(kāi)描述，可它們卻為事情是如何發(fā)展的，以及為什么會(huì)那樣發(fā)展，補(bǔ)充了一個(gè)有價(jià)值的故事。事實(shí)上，這些故事真的很有幫助，也正因如此，文明才能夠不依賴(lài)于我們今日所知的科學(xué)而持續(xù)存在了5 000多年。

科學(xué)和科學(xué)界通常被認(rèn)為是始于16世紀(jì)。在1687年7月，艾薩克·牛頓似乎用數(shù)學(xué)詮釋了我們所生存的世界，并出版了他的經(jīng)典著作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》。

在超過(guò)兩百年的時(shí)間里，牛頓對(duì)自然的看法，成為當(dāng)今科學(xué)界“古典物理學(xué)”的基石。古典物理學(xué)在解釋我們可見(jiàn)的、大尺度的事物方面——從星球的運(yùn)動(dòng)到蘋(píng)果從樹(shù)上掉下來(lái)這樣的事——取得了巨大的成功，直到18世紀(jì)后期出現(xiàn)了麥克斯韋的電磁理論，和19世紀(jì)早期出現(xiàn)了愛(ài)因斯坦的相對(duì)論。古典物理學(xué)的適用范圍是如此的廣泛，讓我們可以計(jì)算衛(wèi)星的軌道，甚至可以把人送到月亮上。

然而在20世紀(jì)早期，人們?cè)诳茖W(xué)的發(fā)展過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在自然界的某個(gè)領(lǐng)域牛頓定律并不適用。這個(gè)領(lǐng)域就是微小的原子世界。而在此之前，我們的技術(shù)還沒(méi)有能力發(fā)展到可以深入亞原子結(jié)構(gòu)，或是觀(guān)察遙遠(yuǎn)星系里一顆新星誕生時(shí)的粒子運(yùn)動(dòng)軌跡。在最微觀(guān)與最宏觀(guān)這兩個(gè)領(lǐng)域里，科學(xué)家們都發(fā)現(xiàn)了傳統(tǒng)物理所無(wú)法解釋的現(xiàn)象。一種新的物理學(xué)需要被發(fā)展出來(lái)，它的定律要能解釋我們已知世界里的那些例外：那些發(fā)生在量子物理學(xué)領(lǐng)域的例外。