量子力學

早在20世紀20年代，美國化學家萊納斯·鮑林已經發現，正如原子沒有固定的結構一樣，在化學合成物質中，原子的結合也存在于一種結構形式和另外一種結構形式之間的中間狀態，這種現象被稱為“共振”。1929年，鮑林終于制定出了一些規則，而通過這些規則，我們可以了解化學鍵中電子之間的相互關系。憑借著這些研究成果，鮑林也能夠更好地了解它們所組成的各種化合物的屬性。

開啟所有秘密的鑰匙

兩次獲得諾貝爾獎的美國化學家萊納斯·鮑林用一個木制的模型展示了蛋白質分子的復雜結構。

最值得稱道的，是鮑林所具有的把理論化學和實踐化學結合到一起的獨特能力，以及他對于化學鍵既穩定又多變的雙重屬性的透徹理解。這也促使他進一步考察和研究鐮刀型細胞貧血病，并最終發現這種疾病源自于血色素分子的一個變種。他的論文《鐮刀型細胞血紅蛋白：一種分子疾病》極大地促進了人們對于疾病基因的誘因的興趣。

鮑林曾經嘗試構建一個DNA（脫氧核糖核酸）的分子結構模型。1953年，他和晶體學專家羅伯特·柯瑞共同發表了帶有3條螺旋扭鏈的三維DNA的模型圖以及相關的理論。1954年，鮑林由于在化學鍵課題上的研究成果而獲得了當年的諾貝爾獎。1963年，因為在裁減軍備方面所進行的不懈努力，他再度獲得了諾貝爾獎——諾貝爾和平獎。假如鮑林的DNA分子螺旋扭鏈中只有2條，那么他很有可能獲得第3座諾貝爾獎杯。但是，這座諾貝爾獎杯卻落入了佛朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森的懷抱，原因在于他們最終發現了雙鏈（而不是3鏈）螺旋才是DNA分子的結構模式。

美國物理學家理查德·費曼是另外一位被量子物理學所深深吸引的科學研究者。量子物理學的不可預測性似乎激發了他與生俱來的獨立思考能力。在對量子力學的數學難題進行研究之后，費曼勾畫出了存在于電磁輻射之中的各種亞原子作用力的相互關系，以及在原子的不確定結構之中，光子如何與電子以及恰好與它們相反的、帶有正電荷的粒子（即正電子）發生互動關系。此外，費曼還闡釋了作用力的兌換過程以及粒子的碰撞現象，他所用的就是后來被稱為“費曼圖”的圖像手段。由于在量子電動力學領域所取得的具有地震效應的研究成果，費曼獲得了諾貝爾物理學獎。

同時，理查德·費曼和物理學家默里·蓋爾曼成功地描述出了在放射性衰變過程中，各種作用力的發生和作用機制。這種被稱為“弱相互作用力”的現象的發現，使我們可以窺探到理論上屬于原子結構中最小的粒子，即費密子、玻色子、W粒子和Z粒子。由于這些粒子經常只會做出非常緩慢的反應，因此它們能夠在極為熾熱和壓力極高的環境下引發大規模的反應。

這兩位物理學家發現，這些粒子就位于核聚變的核心位置。費曼用他那令人驚嘆的天賦把自己塑造成一個故事演說家，他運用邏輯縝密的描述并以深入淺出的話語對高深物理研究娓娓道來，從而成功地吸引了科學家和公眾的眼球。

英國物理學家史蒂芬·霍金致力于把量子物理學與愛因斯坦的廣義相對論結合起來進行研究。霍金把這兩個概念聯系到了一起，首先所針對的是亞原子的科學領域，其次則針對具有龐大質量的物體，并且以這種智力整合方法對諸如宇宙的產生方式、強大到足以使光無法逃脫的黑洞之類的深不可測的難題進行探究。霍金對黑洞做出了這樣的描述：一個原先具有幾十億噸重量的物質最后被壓縮成只有單個光子體積大小的微粒。在這種狀態下，粒子都會遵循量子理論的原理進行運作，也就是說，粒子會釋放出輻射，然后逐漸消散，直到消失。

核裂變

由核裂變所產生的中子幫助研究者進一步探索物質和生命科學的奧秘。

后來，霍金與來自歐洲粒子物理研究所的托馬斯·赫爾泰格做出了一個異常大膽的假設。雖然我們不知道任何一個粒子在特定時刻的確切去向和位置，然而，如果早期宇宙的粒子遵循量子理論，那么宇宙本身必然也是量子理論的產物。如果事實果真如此，那么正如赫爾泰格所說的那樣：“宇宙并不僅僅只有一種歷史，而是存在著各種可能的歷史，而且每一種歷史都存在著屬于其自身的高度可能性。”

當古代先人們抬頭仰望天空的時候，他們總會對物質和能量充滿了各種疑問。如今，即便有了廣義相對論這一能夠自圓其說的理論和量子力學高深莫測的原理，我們依然迷失在一個頗為熟悉的問號中。