“20個大問題”繫列的每本書均由相關領域的專家學者執筆，通過對某一學科裡20個*根本的問題的解答和討論，介紹了學科發展的歷史，勾勒出了整個學科的概貌。針對每個精心挑選的問題，書中不僅做出詳盡而富有啟發性的解釋，還不失時機地穿插了妙趣橫生的歷史故事，令讀者在不忍釋卷的閱讀體驗中暢遊科學的奇妙世界。
Michael Brooks所著的《影響物理發展的20個大問題》是該繫列的物理卷，通過20篇生動精煉的隨筆，闡述了物理學中*根本、*深刻的一繫列“大問題”，讓大家不僅充分了解這門深奧且歷史悠久的學科，而且對物理學的**人物和重大事件有了*好的認識。
薛定諤的貓究竟怎麼了？上帝粒子是什麼？自然界中*強的力是哪一種力？四維時空是什麼樣子的？這些簡單的疑問帶領我們進入物理學的各個分支，去追本溯源，了解學科的發展軌跡。書中涉及的內容兼顧了知識性和趣味性，既有理論闡述，又有生動的歷史，極具可讀性。讓我們沿著大師們的足跡，去探索物理學的奧秘與真諦吧。

Michael Brooks所著的《影響物理發展的20個大問題》是一本物理科 普書。作者通過20篇短文，介紹了物理學的起源及意義，其中涉及混沌理 論、薛定諤的貓、引力、物理粒子、雙逢實驗、能量守恆等偉大的思想和 繫統。內容涵蓋物理學發展史的方方面面，生動有趣，讓讀者為其深深吸 引。 《影響物理發展的20個大問題》適合於對物理學感興趣的各個層次的 讀者閱讀。

1　物理學的意義何在？
——無處著手的問題，意料之外的回報，以及對於已有理解永無休止的追問　1
2　什麼是時間？
——演進、無序與愛因斯坦的彈性時鐘　12
3　薛定諤的貓究竟怎樣了？
——量子物理學與實在之本性　24
4　蘋果為什麼會下落？
——引力、質量與相對性之謎　35
5　固體真是實心的嗎？
——原子、誇克以及從指縫間溜掉的固體　45
6　為什麼沒有免費的午餐？
——能量、熵以及對永恆運動的求索　55
7　一切歸結為隨機？
——不確定性、量子實在與統計學可能具有的作用　64
8　什麼是上帝粒子？
——希格斯玻色子、LHC以及對於質量之含義的求索　75
9　我是***的嗎？
——我們所處宇宙的界限，以及對平行世界的尋找　85
10　我們能夠進行時間旅行嗎？
——當相對論遇到科學幻想　95
11　地球的磁屏蔽會失效嗎？
——漂移的磁極、翻騰中的行星內核以及對地球生命的威脅　105
12　為什麼E＝mc2？
——支持宇宙運轉的方程　116
13　我能隻憑一瞥而改變宇宙嗎？
——幽靈般的量子關聯與改寫歷史的機會　125
14　混沌理論會引發災難嗎？
——蝴蝶效應對天氣、氣候以及行星運動的影響　135
15　什麼是光？
——一種奇怪的波，也是一種*奇怪的粒子　147
16　弦論真的是在談論弦嗎？
——創造出我們這個宇宙的振動　156
17　為什麼是“有”而不是“無”？
——大**、反物質與我們的存在之謎　166
18　我們活在模擬世界中嗎？
——人性、物理定律以及技術發展的進程　177
19　自然界*強的力是哪一種？
——連接宇宙的紐帶，以及它們的**作用力起源　187
20　什麼纔是實在的真正本質？
——在量子世界之外是信息的國度　197
術語表　207

一門謙恭的學問 當我們考察，比如說，支配電子運動的方程時，能夠看到它是 怎樣使我們知道電子的動量或速度。但是，這*不意味著我們能用 這些方程同時**地得到動量和速度。我們隻能以有限的精度來得 到這兩個物理量。
韋爾納·海森堡看到了這個問題實際的一面，我們通過實驗 揭示出來的東西都是有限制的。令一個光子在電子上反彈，由此你 可以推測出電子的位置，但這樣也會使光子將一部分動量傳遞給電 子。於是，確定電子位置的行為造就了關於電子動量數值的不確定 性。反過來，對動量的觀測也總會造成粒子位置的不確定性。無論 是從理論上還是從實驗中來看，我們所能得到的結果總是存在著嚴 格的局限。就很多方面來講，物理學是一門謙恭的學問。不過，可 用來表示謙卑的資本是充足的，正如使原**得以問世的物理學家 們所證實的那樣。
如果要在第二次世界大戰之後向西方政府發問“物理學的意 義何在”，人們可能會懷疑這種問題的必要性。正如戰爭所呈現給 我們的那樣，物理學無所不在。物理學為我們帶來了神奇的技術創 新：雷達、計算機、原**，當然，還有電視和微波爐。物理學驅 動著經濟發展並守護著**。但若給物理學家提出同樣的問題，你 可能會得到一個相當低調的回答。
在新墨西哥州進行的**原**測試剛結束時，哈佛物理學家 肯尼思·班布裡奇就向項目***羅伯特·奧本海默抱怨：“現在 我們都成了敗類。”後來，奧本海默這樣描述自己當時的復雜心情： 幾十年後，他承認，在那一刻他們都知道整個世界注定會變得不 同。但是，奧本海默說，就算再回到相同的情境之中，他還是會那 樣做。“如果你是科學家，那就不可能阻止這種事情。”他在1945 年的引退演說中這樣談道，“如果你是科學家，你就會相信能找出 世界運行規律是件好事……將支配世界的盡可能強大的力量完整地 移交到人類手中也是好事。” 口袋中的世界 物理學的意義是否就在於獲得對世界的控制能力？確實，物理 學(或者至少是物理學的工業應用)創造了現代世界。如果可以用 一件事來界定我們這個年代，那麼很可能就是微電子革命：電視、 計算機技術、互聯網及移動通信，這裡談到的隻是很少的幾方面。
所有這一切，都是在物理學基礎上建立起來的。*具體點兒講，都 是在硅技術基礎上建立起來的。在第二次世界大戰期間，雷達的建 造者曾致力於為各種設備提供越來越純淨的硅和锗晶體。物理學 家(尤其是在美國貝爾實驗室工作的一批物理學家)在戰後繼續發 展這方面的技術，掌握了將它們轉化為“半導體”的技術，從而取 代了此前需要低效且體積龐大的電子管放大器纔能實現的技術。到 1952年，**批硅基電子產品打入市場，這些設備功率低而且非 常便於攜帶，例如助聽器和袖珍收音機。一年後，**臺晶體管激 勵的計算機問世。此後不久，人們開始將北加利福尼亞一個聚集著 電子公司的狹小地區稱為“硅谷”。
不難看到物理學對於我們生活的影響。激光器就是一個具體的 實例。激光器也出自貝爾實驗室，其來源是戰時對於雷達技術的研 究。自從1957年被發明出來，它們逐漸遍布於日常生活的每個角 落。CD和DVD播放器、電話網絡等光纖通信繫統、超市的檢驗 掃描器、眼外科手術以及激光打印機，這些還都隻是其應用的幾個 例子而已。
那麼，技術發展是否就是物理學的意義所在呢？當然不是。究 其根本，20世紀的技術變革是由於發現了量子理論(如果你喜歡 的話，也可以稱為發明)而產生的結果。它們是為了努力弄清那 些無人了解的事情(例如，為什麼100℃的烤箱所發射出的輻射波 譜與100℃的任何其他物質所發射出的輻射波譜一樣)而產生的結 果，而不是專為了發明新的設備。
我們當代的電子學技術本質上來源於量子理論，而後者則緣於 熱力學，即對於熱的研究。但熱力學則是開始於對氣體的研究…… 如此追溯下去，物理學構成了自給自足的鏈式反應：每個發現導致 一組問題的產生，後者又引起了新的發現。正如蕭伯納曾說過的： “科學每解決一個問題，都要引發十個新問題。” 永無休止的故事 我們的視野裡不存在問題的終點。物理學家一度曾喜歡認為他 們的研究已經完成。1894年，美國物理學家阿爾伯特·邁克爾遜 宣稱：“物理科學中*重要的基本定律和事實都已發現，而現在這 一切已是如此牢固地建立起來，以至於以往曾有的將新發現補充進 來的可能性，如今也已變得遙不可及。”而其後的十年間，我們就 有了相對論和量子理論這一對雙生變革。
1888年，天文學家西蒙·紐康宣布了天文學的終結，他認為 天空中已沒有什麼可以去發現的了。紐康也錯了。自紐康的時代至 今，關於對宇宙的理解所發生的變化，很可能比他出生之前幾千年 裡所出現的科學發現所導致的變化要*為劇烈。盡管此前一個世紀 中的重要進展已經使我們了解到自己從何而來，並勾勒出宇宙的完 整歷史，但是傲慢已遠離了我們的世界觀；在發現*大部分宇宙是 以目前科學所不了解的形式存在之後，物理學家現在承認，以往他 們所研究的隻是整個宇宙的一小部分而已。
不得不說，在我們的觀念中存在著一個終點：萬有理論。如 果說物理學開始於米利都人關於支配自然現像之定律的疑問，那麼 它(理論上講)隻能終結於一條定律的發現：對於宇宙的**描 述。這種“萬有理論”會把所有粒子、支配粒子相互作用的各種力 以及粒子存在和相互作用於其中的時空，都歸結為單獨一種統一描 述(參見**6章)。
目前，我們還遠未達到這一目標，但在這裡，也許我們已經 找到了物理學真正的意義和本質：去發現我們無知的範圍，以及竭 盡所能地去縮減它。有時，我們要為這段發現之旅付出代價，就像 在原**的例子中所看到的。有時，我們也會從中獲取巨大的實際 收益，就像在量子力學的建立中所看到的。但在大多數時候，物理 學家會告訴你，物理學所關心的隻是發現所帶來的喜悅——進而感 到我們的發現已經使世界變得*為有趣，而不是相反。如同詩人約 翰·德萊頓所說的那樣：“從觀賞和領悟中得到的快樂是自然所賜 予的*美的禮物。” P7-11