的考驗後仍然屹立不倒,這已經足夠把它變成不朽的經典。歲月將把它磨礪成一個完美的成熟的體係,留給人們的隻剩下深深的崇敬和無限的唏噓,慨歎自己為何不能生於亂世,提三尺劍立不世功名,參予到這個偉大工作中去。但量子論是如此地與眾不同,即使在它被創立了80年之後,它仍然沒有被最後完成!人們仍在為了它而爭吵不休,為如何“解釋”它而鬧得焦頭爛額,這在物理史上可是前所未有的事情!想想牛頓力學,想想相對論,從來沒有人為了如何“解釋”它們而操心過,對比之下,這更加凸現出量子論那獨一無二的神秘氣質。
人們的確有理由感到奇怪,為什麼在如此漫長的歲月過去之後,我們不但沒有對量子論了解得更清楚,反而越來越感覺到它的奇特和不可思議。最傑出的量子論專家們各執一詞,人人都聲稱隻有他的理解才是正確的,而別人都錯了。量子謎題已經成為物理學中一個最神秘和不可捉摸的部位,Zeilinger有一次說:“我做實驗的唯一目的,就是給別的物理學家看看,量子論究竟有多奇怪。”到目前為止,我們手裏已經攥下了超過一打的所謂“解釋”,而且它的數目仍然有望不斷地增加。很明顯,在這些花樣繁多的提議中間,除了一種以外,絕大多數都是錯誤的。甚至很可能,到目前為止所有的解釋都是錯誤的,但這卻並沒有妨礙物理學家們把它們創造出來!我們隻能說,物理學家的想象力和創造力是非凡的,但這也引起了我們深深的憂慮:到底在多大程度上,物理理論如同人們所驕傲地宣稱的那樣,是對於大自然的深刻“發現”,而不屬於物理學家們傑出的智力“發明”?
但從另外一方麵看,我們對於量子論本身的確是沒有什麼好挑剔的。它的成功是如此巨大,以致於我們除了咋舌之外,根本就來不及對它的奇特之處有過多的評頭論足。從它被創立之初,它就挾著雷霆萬鈞的力量橫掃整個物理學,把每個角落都塑造得煥然一新。或許就像狄更斯說的那樣,這是最壞的時代,但也是最好的時代。
量子論的基本形式隻是一個大的框架,它描述了單個粒子如何運動。但要描述在高能情況下,多粒子之間的相互作用時,我們就必定要涉及到場的作用,這就需要如同當年普朗克把能量成功地量子化一樣,把麥克斯韋的電磁場也進行大刀闊斧的量子化——建立量子場論(quantumfieldtheory)。這個過程是一個同樣令人激動的宏偉故事,如果鋪展開來敘述,勢必又是一篇規模龐大的史話,因此我們隻是在這裏極簡單地作一些描述。這一工作由狄拉克開始,經由約爾當、海森堡、泡利和維格納的發展,很快人們就認識到:原來所有粒子都是彌漫在空間中的某種場,這些場有著不同的能量形態,而當能量最低時,這就是我們通常說的“真空”。因此真空其實隻不過是粒子的一種不同形態(基態)而已,任何粒子都可以從中被創造出來,也可以互相湮滅。狄拉克的方程預言了所謂的“反物質”的存在,任何受過足夠科普熏陶的讀者對此都應該耳熟能詳:比如一個正常的氫原子由帶正電的質子和帶負電的電子組成,但在一個“反氫原子”中,質子卻帶著負電,而電子帶著正電!當一個原子和一個“反原子”相遇,它們就轟隆一聲放出大量的能量輻射,然後雙方同時消失得無影無蹤,其關係就符合20世紀最有名的那個物理方程:E=mc^2!
最早的“反電子”由加州理工的安德森(CarlAnderson)於1932年在研究宇宙射線的時候發現。它的意義是如此重要,以致於僅僅過了4年,諾貝爾獎評委會就罕見地授予他這一科學界的最高榮譽。