综观人类科学史，我们似乎总是那么尴尬。像登山一样，时而平步如履，时而峰回路转，是而曲径通幽，放眼望去，满山郁郁青青一片，顿时觉得心旷神怡，渐渐地落英缤纷，荆棘挡道，不知该向何处寻找出路。正当山穷水复疑无路时，突然间柳暗花明有一村。还未来得及一览美景，转眼又大起大落，误入白云深处不知归路…我们会看到物理大厦在狂风暴雨下轰然坍塌，却又在熊熊烈焰中得到了洗礼和重生。我们会看到最**的思潮席卷大地，带来了让人惊骇的电闪雷鸣，同时却又展现出震撼人心的美丽。我们会看到科学如何在荆棘和沼泽中艰难地走来，病树前头万木春，这使我们更加坚定了对胜利的信念。如果站在一个比较高的角度来看历史，一切事物都是遵循特定的轨迹的，没有无缘无故的事情，也没有不合常理的发展。牛顿力学最早形成对物体运动的确定性描述，被称为确定性理论。应用牛顿第二定律时，如果已知物体所受的力和它的初始运动状态，则物体在此状态以前和以后的运动是完全确定的，这类运动是可“重现”、可“预报”的。比如行星的运动可以预报，日蚀、月蚀与潮汐一样可以预见，对航天飞机与**的运行可勾划出准确的历程。经典物理学的这些光辉成就导致决定论的观点长期以来统治着宏观世界，到18世纪法国数学家拉普拉斯把决定论思想发展到了顶峰，他有这样一段名言：“设想有位智者在每一瞬间得知激励大自然的所有的力，以及组成它的所有物体的相互位置，如果这位智者如此博大精深，他能对这样众多的数据进行分析，把宇宙间最庞大物体和最轻微原子的运动包容于一个公式之中，那么对他来说没有什么事情是不确定的，将来就像过去一样展现在他的眼前。在时代浪尖里弄潮的英雄人物，其实都只是适合了那个时代的基本要求，这才得到了属于他们的无上荣耀，这些受苦受难的科学家们，但是，如果站在庐山之中，把我们的目光投射到具体的那个情景中去，我们也能够理解一个伟大人物为时代所带来的光荣和进步。虽然不能说，失去了这些伟大人物，人类的发展就会走向歧途，但是也不能否认英雄和天才们为这个世界所做出的巨大贡献。在科学史上，就更是这样。整个科学史可以说就是以天才的名字来点缀的灿烂银河，而有几颗特别明亮的星辰，它们所发射出的光芒穿越了整个宇宙，一直到达时空的尽头。他们的智慧在某一个时期散发出如此绚烂的辉煌，令人叹为观止。一直到今天，我们都无法找出更加适合的字句来加以形容，而只能冠以“奇迹”的名字。伽利略的落体定律，否定了亚里士多德以前的人类对于自然的看法，以前被誉为是上帝谱写的篇章，一下子被抛到了九霄云外。但是作为科学家的伽利略都是那么得受苦受难，和哥白尼、布鲁诺、开普勒等人一样，或许科学的发展天生具有着斗争性，或许正是这样才能把自然界的万物弄得更清楚，更明白，或许正是这样才能他们永远地记住。开普勒、伽利略、惠更斯等人的精髓在牛顿身上得到了集中的体现，使得牛顿的体系闪耀着神圣不可侵犯的光辉，从诞生的那刻起便有着一种天上地下唯我独尊的气魄，月亮、地球、太阳、银河系都遵循着万有引力定律，谁都不敢逾越这种准则。牛顿力学后来在拉格朗日、伯努利、达朗贝尔完善下，不仅使天上万物遵循它，还能使地上的万物听它的摆布。库仑、伽伐尼、伏打、欧姆、奥斯特、卡文迪什、欧姆、安培、法拉第、楞次、麦克斯韦等人还把电、磁和力联系到了一起，原来这个世界很多地方都是相似的。一种形式的能量总回转化为另一种形式的能量，认为自然界的化学亲和力、凝聚、电、光、热和磁，都可以从一种形式转变为其他的形式，而且能把化学亲和力、凝聚、电、光、热和磁转变为最原始的机械运动。拉瓦锡、李比希的学生莫尔、赫斯、卡诺、焦耳、赫姆霍兹、克劳修斯等人都认为这种转化过程中能量始终是守恒的。在笛卡儿、波意耳、牛顿、胡克、惠更斯、托马斯 杨、菲涅耳等人的努力下，光学也红红火火地发展了起来，后来麦克斯韦证明了光是电磁力有着深刻的渊源，原来它们也是一家人。其次，玻尔兹曼、克劳修斯、瓦特斯顿、麦克斯韦等人把科学的触须深向了分子运动学，热跟分子之间平均平动动能和平均碰撞频率有着密切的关系。赫谢尔、兰利、维恩、瑞利、埃伦费斯特还把物体的温度、颜色和光波联系到了一起。赫兹的实验也同时标志着经典物理的顶峰，原来电磁波可以用电磁力发射出去，并能接收到。物理学的大厦从来都没有这样得富丽堂皇，令人叹为观止。牛顿的力学体系已经是如此雄伟壮观，现在麦克斯韦在它之上又构建起了同等规模的另一幢建筑，它的光辉灿烂让人几乎不敢仰视。电磁理论在数学上完美得难以置信，著名的麦氏方程组刚一问世，就被世人惊为天物。它所表现出的深刻、对称、优美使得每一个科学家都陶醉在其中，玻尔兹曼情不自禁地引用歌德的诗句说：“难道是上帝写的这些吗？一直到今天，麦氏方程组仍然被公认为科学美的典范，许多伟大的科学家都为它的魅力折服，并受它深深的影响，有着对于科学美的坚定信仰。物理学征服了世界。在19世纪末，它的力量控制着一切人们所知的现象。古老的牛顿力学城堡历经岁月磨砺风雨吹打而始终屹立不倒，反而更加凸现出它的伟大和坚固来。从天上的行星到地上的石块，万物都必恭必敬地遵循着它制定的规则。这是一段伟大而光荣的日子，是经典物理的黄金时代。科学的力量似乎从来都没有这样的强大，这样地令人神往。人们也许终于可以相信，上帝造物的奥秘被他们所完全掌握了，再没有遗漏的地方，再也不可能有任何突破性的进展了。如果说还有什么要做的事情，那就是做一些细节上的修正和补充，更加精确地测量一些常数值罢了。人们开始倾向于认为：物理学已经终结，所有的问题都可以用这个集大成的体系来解决，而不会再有任何真正激动人心的发现了。但是牛顿他们却没有关心混沌现象，科学的发展使得我们总是那么尴尬。一点点的积累最终会酿成大祸，偶然性的事件会彻底地破坏这一确定性。北极星不再是过去那颗北极星了，行星的轨道也不是永恒，月亮正以每年0.002米的速度离开我们。小行星的摄动会使它偏离预定的轨道，如果撞伤其他行星，那或许将会改变整个太阳系的面貌，这和一次意外的交通事故能改变某人一生的命运一样。牛顿为什么没有关注混沌现象呢？这样一看越来越觉得科学的神秘，同时科学的发展总是使我们那么尴尬，过去认为是“上帝”写的那些东西总是要被抛弃掉，而且过去的进步不意味着是现在的荣誉，真正的科学一开始并不被人们接受，不可思议的想法往往是真理。科学就像一个神秘的少女，我们天天与她相见，却始终无法猜透她的内心世界。她像童话里的那个渔夫，他亲手把魔鬼从封印的瓶子里放了出来，自己却反而被这个魔鬼吓了个半死。如果上帝一开始就发挥作用或许就能避免那些麻烦。1900年4月27日，已经76岁的开尔文在英国皇家研究所（royal institution）作了一篇题为：《在热和光动力理论上空的 19世纪乌云》的讲演，提出了两“朵乌云”困扰着科学觉的发展。两朵乌云的提出使得科学的发展进入了一个全新的**时期。也就是在20世纪初的那几年里，一个幽灵是如此地具有**性和毁坏性，以至于它所过之处，最富丽堂皇的宫殿都在瞬间变成了断瓦残垣。物理学构筑起来的精密体系被毫不留情地砸成废铁，千百年来亘古不变的公理被扔进垃圾箱中不得翻身。它所带来的震撼力和冲击力是如此地大，以至于后来它的那些伟大的开创者们都惊吓不已，纷纷站到了它的对立面。当然，它也决不仅仅是一个破坏者，它更是一个前所未有的建设者，科学史上最杰出的天才们参与了它成长中的每一步，赋予了它华丽的性格和无可比拟的力量。人类理性最伟大的构建终将在它的手中诞生。一场前所未有的**已经到来，一场最为反叛和彻底的**，也是最具有传奇和史诗色彩的**。暴风雨的种子已经在乌云的中心酿成，只等适合的时候，便要催动起**的雷电和风暴，向世人昭示它的存在。而这一切普朗克那里开始的。普朗克面对黑体辐射时假设能量在发射和吸收的时候，不是连续不断，而是分成一份一份的。正是这个假定，**了自牛顿以来200多年，曾经被认为是坚固不可摧毁的经典世界。这个假定以及它所衍生出的意义，彻底改变了自古以来人们对世界的最根本的认识。自从伽利略和牛顿用数学规则以来，一切自然的过程就都被当成是连续不间断的，微积分就建立在连续的基础上的。自然的连续性是如此地不容置疑，以致几乎很少有人会去怀疑这一点。当预报说气温将从20度上升到30度，你会毫不犹豫地判定，在这个过程中间气温将在某个时刻到达25度，到达28度，到达29又1/2度，到达29又3/4度，到达29又9/10度…总之，一切在20度到30度之间的值。而量子论抛弃了这一切。量子论天生有着救世主的气质，似乎是来拯救这穷途末路的科学的。它一出世就像闪电划破夜空，引起众人的惊叹及欢呼，并摧枯拉朽般地打破旧世界的体系，但是量子论注定是要受苦受难的。在量子论诞生的最初几年里，几乎所有的科学家都反对这个有着救世主般的小精灵，尤其像洛仑兹、j.j.汤姆迅等崇拜经典物理的老派的科学家。量子论的成长史，更像是一部艰难的探索史，其中的每一步，都充满了陷阱、荆棘和迷雾。量子的诞生伴随着巨大的阵痛，它的命运注定了将要起伏而多舛。量子论的思想是如此反叛和躁动，以至于它与生俱来地有着一种对抗权贵的平民风格。而它显示出来的潜在力量又是如此地巨大而近乎无法控制，这一切都使得所有的人都对它怀有深深的惧意。与此同时，随着对光学研究的深入，使得19世纪末20世纪初的那几年里，科学的发展从来没有这么快过，j.j.汤姆生、伦琴、贝克勒尔、居里、卢瑟福、康普顿等人相继揭开了阴极射线、x射线、放射性物质（α射线、β射线、γ射线）的秘密。这样科学的脚步就进入了微观的世界，电子，光子、α粒子等粒子的发现，为原子物理的发展带来突破。20世纪的最初几年，注定是一个奇迹年，是普朗克打开了潘朵拉的盒子，人类的天才喷薄而出，涌现出了一大批科学家。在上世纪末的时候，勒纳德等人发现频率高的光线（比如紫外线）便能够打出能量较高的电子，而频率低的光（比如红光、黄光）则一个电子也打不出来。其次，能否打击出电子，这和光的强度无关。再弱的紫外线也能够打击出金属表面的电子，而再强的红光也无法做到这一点。增加光线的强度，能够做到的只是增加打击出电子的数量。现在用量子力学就迎刃而解了。爱因斯坦是从普朗克的量子假设那里出发的，认为黑体在吸收和发射能量的时候，不是连续的，而是要分成“一份一份”的，这个单位，他就称作“量子”，其大小则由普朗克常数h来描述。如果我们从普朗克的方程出发，我们很容易推导一个特定辐射频率的“量子”究竟包含了多少能量，e=hν。同时夫琅和费、基尔霍夫、埃格斯特朗、罗兰、巴耳末、里德伯、刑帕等人对光谱的分析，使科学家们进入到了原子的世界，玻尔认为电子是有固定的轨道的，当电子处于离核最近的轨道上，就具有最低的能量状态，此时的原子处于稳定状态，当电子跃迁到离核较远的轨道上时，就会吸收光子；当从较远的轨道回到原来轨道时就会放出光子。电子的“台阶”（或者轨道）必定也是量子化的，它不能连续而取任意值，因此只能取整数，而必须分成“底楼”，“一楼”，“二楼”等，在两层“楼”之间，是电子的禁区，它不可能出现在那里。正如一个人不能悬在两级台阶之间漂浮一样。如果现在电子在“三楼”，它的能量用e3表示，那么当这个电子突发奇想，决定跳到“一楼”（能量e1）的期间，它便释放出了e3-e1=hν的能量来。玻尔的这种原子模型是存在致命缺陷的，由于原子核带正电，电子带负电，那么整个原子会在极断的时间内坍缩掉。后来泡利就提出了不相容原理，每一层的最多能容纳 电子。但是这还是解决不了反塞曼效应，乌仑贝克和古德施密特就提出了电子是有自旋的，这样很多就解决了原子的精细结构。索末菲还提出了电子的轨道是椭圆形的，在磁场中光谱线还会进一步**的超精细结构。1924年，德布罗意提出了物质波的概念，电子同时具有粒子的性质同时还有波的性质。电子波的提出使得科学真正进入量子力学时代。海森堡就提出了矩阵力学，矩阵力学能使准确描述各种粒子的某些性质。矩阵力学得到了狄拉克的继承和发展，使得描述粒子各种行为时更加通俗易懂了。同时玻色—爱因斯坦统计等的出现，为薛定谔提出波动力学方程奠定了基础，使得波动力学更加形象生动的波动力学方程。这时候，在量子力学的冲击下，经典物理已经完全倒塌了。于此同时，爱因斯坦相继提出了狭义相对运动论和广义相对运动论。狭义相对性原理。其内容是：惯性...