：21世纪的新物理学物理学是关于物质和能量的科学。物质是构成我们周围的宇宙的材料,而能量则是物质以不同的方式运动的能力。物理学是对这种物质和能量行为的系统研究,对这种研究所揭示的东西的说明,以及它所带来的对自然的了解。对物理学家的所作所为,《圣经》旧约的约伯书第28章有一个优美的比喻：“因他鉴察直到地极,遍观普天之下。要为风定轻重,又度量诸水。他为雨露定命令, 为雷电定道路。那时他看见智慧, 而且述说” 如果认为我们的周围是由物质构筑而成,那么关于大自然的许多知识最终就是物理学,因此物理学是许多别的科学学科的基础。这样的目标已经够宏伟的了,但是,就像这样大胆的目标还够不上一个挑战似的,新物理学继续不断地发现,物质和能量的存在形式和行为方式可以与我们在日常生活中所知道的很不相同。目标变得更雄心勃勃了。大自然,从而物理学,变得比我们在周围通常看到的要更复杂得多。科学的进步不是来自对自然的肤浅观察,而是要长途跋涉进行某种发现之旅,到达一个不同的观测点。从这个新的制高点望去,风景呈现出新的景色和侧面,带来新的洞察和满足。看到这幅景象之后,下一步也许更令人感到满意――预言在更高的立足点上能看到什么。在历史上,物理学中曾出现过几次重要的分水岭,对其中的每一次,都值得出版一本名叫《新物理学》的书。许多这样的分水岭事件揭开了宇宙的新鲜方面。一次是第二个千年的中叶发生在欧洲的文艺复兴,开普勒、哥白尼和伽利略这些巨人的新见解表明地球并不是宇宙的中心。这个结论不是轻易能咽下的,它的影响隆隆回响了几个世纪,但是对科学家来说,它的逻辑上的顶峰是随着牛顿关于力学和引力的杰作到来的。(牛顿的《原理》阐明了新的力学,它的第一版由伦敦的皇家学会于1687年出版,经过修订的第二版是由剑桥大学出版的,于1713年问世。)由牛顿的工作得出的滚滚而来的成果鼓励了决定论的观念――当下发生的每一件事都来自以前所发生的事,未来只不过是等着发生的历史。物理学中的下一座分水岭与19世纪和20世纪的交界巧合。在此之前,物理学家一直试图把我们周围的世界描绘为由精密的零部件利索地组装在一起构成的一个集合体,像一具瑞士钟表一样,它遵照不变的法则运动,对大自然在时间和空间的任何尺度上如何运转给出一幅生动的心智图像。但是,20世纪的黎明似乎在人类文明的各方面都激发出想象力。科学和绘画与音乐一样,转向一个新的、异乎寻常的方向。在几年时间里,发现了电子,引进了量子原理,提出了相对论,它们揭示了自然界的出人意料的方面。20世纪的起初二三十年揭开了相对论和量子力学的内涵。这些主要的发明今天对初学者而言仍然公认为难以理解,它们惹人注目地表明我们怎样被自己有限的日常经验所束缚,以及自然界在我们不熟悉的条件下能够表现得多么不可思议。在物理学的另一方向上,大型望远镜揭露了宇宙的新的纵深,表明我们的银河系只是多不胜数的星系之一,隐藏在无足轻重的后排座位上。天文学的这一重大的新结论的影响与四百年前哥白尼的揭示相似。对于20世纪的好几代物理学家来说,相对论和量子力学曾是“新物理学”。用齿轮和弹簧构成的精致的模型不得不放弃,20世纪初期表明,大自然并不是这样运转,而是按照不同的规则运转的。简单的模型和熟悉的关于因果关系的先入之见可能曾经一度是有用的,但是对它们的浅薄之见则是进一步理解的主要障碍。宇宙最终是由概率支配的。在量子力学发现后不久,这种不确定性的种种涵义就开始扎根了,但是用了几十年,才理解和证实了别的一些主要概念,如量子纠缠。在这一时期,物理学的中心目标仍然是：从最小的一组假设出发,试图揭示尽可能多的东西。用广义相对论和薛定谔方程,并且后来依靠强有力的计算机的帮助,也许有可能算出一切有关的内涵和概率。
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