著名物理學家理查德·范曼曾把牛頓三大定律形容為科學界偉大的“游戲規(guī)則”,而其中心前提(事物彼此獨立存在)則深深烙印在我們的哲學世界觀里。我們相信,不管自己做了什么或想些什么,并不會對周遭的一切生物及其進行的激烈活動產生任何影響,晚上睡覺時,世界也不會在我們閉上眼睛后就消失。
然而,隨著量子物理學的先驅開始把目光投向物質的核心,這種認為宇宙就是一個獨立的、按規(guī)律運行的物體集合的觀點在20世紀初期受到了沖擊。他們發(fā)現,宇宙間最小的物質(客觀世界的組成部分)并不按照科學家迄今已知的任何法則行事。
這種出格行為后來被概括成了一組觀念,也就是著名的“哥本哈根詮釋”。哥本哈根是丹麥大物理學家尼爾斯·玻爾及其得意弟子德國物理學家維爾納·海森堡構想出他們非凡的數學發(fā)現的可能含義之地。玻爾和海森堡意識到,原子并不是如臺球般的微型太陽系,而是混亂得多的東西,即極小型的“電子云或然率”。每一個次原子粒子并不是固態(tài)和穩(wěn)定的東西,而是存在于未定狀態(tài)中,充滿各種可能性,是其各種未來可能性的總和——用物理學術語來說,則是其各種未來可能性的“重疊”。換句話說,這樣的粒子就像人在一間鏡廳里注視著自己。
他們得出的結論之一是“不確定性”這個概念:你永遠不可能一次就確知次原子粒子的一切。例如,即便你發(fā)現一個次原子粒子的位置,也仍然無法在同一時間得知它要往哪個方向走,或以什么速度前進。他們把一個量子說成既是粒子——一種凝結的固定的東西——又是“波”,也就是在一大片混亂的時空區(qū)域中,量子可能占據其中任何一個位置。這就好比是用一個人來指稱他所住的整條街。
他們的結論意味著,在最基本的層次,物質并不是固態(tài)和穩(wěn)定的,甚至不是任何東西。次原子現實與古典物理學所描寫的固態(tài)和可靠狀態(tài)大異其趣,它更像飄忽不定的東西,充滿無限可能性。由于最細小粒子的本質是如此善變,以至于第一批量子物理學家不得不借助象征的手法來作出說明。
在量子層次,現實就宛如未凝結的果凍。
由玻爾、海森堡與其他科學家發(fā)展出來的量子理論動搖了牛頓物質觀的根本基礎(事物是獨立、分離的)。他們認為,在最基本的層次,物質無法被分割為獨立存在的單位,甚至也無法被充分描述。獨立存在的事物是沒有意義的,它們只有彼此聯系成動態(tài)的網狀關系才有意義。
量子物理學的先驅還發(fā)現,盡管缺乏物理學家了解的所有能夠產生影響的平常物體,但量子卻具有互相影響的驚人能力。舉例來說,根據古典物理學,任何一個物體要影響另一物體,必須以有限速度進行力的交換才行,但量子卻不是這樣。