引論

幾年前，我的一個朋友邀請我參加位于加州伯克利的勞倫斯國家實驗室的一次午后會議，這是我接觸量子物理學之始。那個時候我與科學界沒有任何聯系，所以我就接受邀請，心里想去看看物理學家是什么樣子。我很意外地發現，一、他們說的事我都了解；二、他們討論的東西聽起來就像神學。我幾乎無法相信。物理學這一門學科不是我向來以為的那么無聊與枯燥，反之其實是豐富而深奧的，到最后甚至與哲學不可分。但是，說來難以置信，除了物理學家，一般人卻不知道這種重要的發展。所以，隨著我的物理學知識越來越豐富，興趣越來越濃，我便決心與別人分享我的發現。這本書是我的禮物，一系列中的一本。

大體說來，就知識的偏好而言，人可以分為兩種，一種喜歡用精準的邏輯程序探索事物，一種喜歡以不那么邏輯的方式探索事物。前者會對自然科學與數學感興趣。他們如果沒有變成科學家，那是因為教育背景的關系。如果他們選擇科學教育，那是因為科學教育可以滿足他們的科學心智。后者會對人文學科感興趣。他們如果沒有人文素養，那是因為教育背景的關系。他們如果選擇了人文教育，那是因為人文教育可以滿足他們的人文心智。

由于這兩種人都很聰明，所以彼此都不難了解對方在研究什么東西。然而，我卻發現這兩種人在交流上有一個大問題。我的物理學家朋友曾經有很多次想向我說明物理學的概念。盡管每次他講得口干舌燥，但我聽完后依然感到抽象、深奧而難以掌握。可是等我了解了，我卻又很驚訝地發現那概念其實是很簡單的。反過來說，有時候我也嘗試著向我的物理學家朋友解釋一些概念。盡管我用的概念似乎還是模糊不清，缺乏準確度，但在我看來，我已竭盡全力將我所說的清晰地敘述了出來。所以我希望這是一本有用的“翻譯”，幫助那些（像我一樣）沒有科學細胞的人，了解理論物理學里所發生的種種非凡的過程。當然，這本翻譯和其他翻譯一樣，不比原作好。這原因在于翻譯者的不足。但是，不論是好是壞，我擔任翻譯者的第一個資格，就是我不是物理學家（和你一樣）。

為了補足我物理教育（以及人文教育）的不足，我要求并且得到了一群優秀物理學家的協助，本書的“后記”里面提到了他們的大名。其中有四位讀過全部的原稿，其余的看了部分的原稿。我每完成一章，就把原稿寄給他們每一位，請他們看看觀念與事實上有沒有錯誤。

一開始的時候，我原來只希望利用他們的批評來改正內容。可是，我很快就發現他們對這一份稿子的關切已經超過我原先的期待。他們的批評不但體貼、透徹，總合起來還可以成為一份很重要的數據。我越是讀這些資料，就越覺得必須與你們分享。所以，除了修正內容，我還把這些數據加在注釋里面，以免與正文重復。一些會使正文變得太過專業，或者與正文不一致，或者與他人的評論不一致的評論，我都特別放在注釋里面。這些評論如果放在正文，會使本書變得復雜、冗長。但是放在注釋里，我就可以將這些觀念包括在本書之內。本書從頭到尾，凡是初次用到一些詞匯，沒有不在之前或之后立即加以說明的。但是注釋里面我們沒有這樣做。這樣，就給了注釋完全自由的表達。當然，這也就是說，注釋里面有一些詞匯是完全不解釋的。內文尊重你在這個龐大而令人激奮的領域新來乍到的身份，可是注釋并不。

然而，如果你讀了這些注釋，你會聽到當今全世界最好的四個物理學家對這本書所說的話。這個機會難得。這些注釋強調、說明、解釋、刺激正文所有的一切。難以描述的是，這些注釋表現出一種咄咄逼人的精準。科學家修正他們的同行著作上的瑕疵時，即使他們的同行沒有受過訓練（譬如我），即使著作并非專業的（譬如本書），仍然追求這種咄咄逼人的精準。

本書所說的“新物理學”一詞，指的是量子論與相對論。量子論從1900年普朗克的量子理論開始；相對論從1905年愛因斯坦的狹義相對論開始。至于舊物理學，指的是牛頓的物理學。那是他三百年前建立的。“古典物理學”指的是“解釋實相的方式總要使物理相的每一個元素，在理論里都有一個元素與之對應的物理學”。所以，古典物理學包括牛頓物理學與相對論。因為這兩者都是以這樣一對一的方式結構起來的。可是量子力學不然。這也是量子力學之所以獨特的原因。這一點我們以后會討論到。

讀這本書的時候，請你對自己溫柔一點。本書所說的故事很多都是豐富而樣貌多變的，全部都是迷惑人的東西。讀這本書好像讀《戰爭與和平》《罪與罰》《悲慘世界》一樣，沒有辦法一次學盡里面的東西。我建議你是為了讓自己愉快才讀這本書，而不是為了學里面的東西。本書前有目錄，后有索引，所以你大可自由翻閱，對哪一個題目有興趣，就讀哪一個。此外，如果你讓自己享受這本書，可能比決心在里面學東西記得還要多。

最后一點，本書并非討論物理學與東方哲學的書。本書里面，“物理”這個詩意的架構確實有助于這樣的比擬，可是本書討論的卻是量子物理學與相對論。未來我希望能夠寫一本書專門討論物理學與佛教。但是，若以“物理”這個東方意味的觀點看，我這本書確實已經包含了東方哲學與物理學的相近之處。這些相近之處對我而言，很明白，很重要。但我總得順便提一下，以免造成各位的損失。

祝

讀書快樂！

蓋瑞·祖卡夫

于舊金山

科學的基本觀念本質上大都很簡單，通常都可以用人人皆知的語言來表達。

—— 愛因斯坦（注一）

用普通語言來說明事物，即使是對物理學家而言亦是觀察理解程度的指標。

—— 海森伯（注二）

長期而言，如果你沒有辦法使大家了解你在干什么，那么你做的事就沒有價值。

—— 薛定諤（注三）