《費曼經典》

1.精裝珍藏，收錄費曼一生61篇經典自傳文章，比《別鬧了，費曼先生！ 》更豐富、更全面。了解費曼，只讀這一本就夠了。

2.全新譯本，無刪減，收錄照片、繪畫作品、手稿等珍貴插圖，生動展示費曼的言行和風貌，還原一個最真實的費曼形象。

3.按時間順序編排，記錄一位傑出科學家的成長、成熟和成就：不是人人都能取得費曼的成就，但在閱讀他的一生後，你可以學到更多方法，獲得榜樣的力量。

4.費曼的忘年好友拉爾夫·萊頓精心編撰；著名物理學家、“戴森球”提出者弗里曼·戴森為本書撰寫前言。

《上帝粒子》

1.世界科普經典，重裝出版

30年科普經典，影響一代人。 “上帝粒子”一詞的出處來源，客觀促進了大型強子對撞機的建造。新版升級精裝，譯者勘誤修訂，閱讀體驗更佳。

2.大師之作，有口皆碑

萊德曼被譽為費曼之後最有魅力的物理學家，極善於用段子和故事講述科普。歷史、傳記、笑話、原理，信手拈來，文學性趣味性科學性兼具的一本神作，非一般科普書能比。

3.一本書貫穿2000年粒子物理探索史，建立知識體系，刷新世界觀

既能對從德謨克利特、伽利略、牛頓到麥克斯韋、愛因斯坦的粒子探索史建立系統的認識，還能更深刻理解標準模型、大統一理論、超弦和宇稱不守恆等重要物理概念。

4.權威專家推薦、審校

中科院物理所研究員曹則賢，中科院高能物理所研究員張雙南，科普大V媽咪叔一致推薦。 《科普時報》總編輯、著名科普作家尹傳紅審校並撰寫後記。

《萊德曼量子物理通識講義》

4個維度：

1.科學史讀法：諾獎大師親自講述從經典物理大廈崩塌，到量子物理學建立的傳奇歷程。

2.知識入門讀法：本書源自給非科學專業學生的通識課，不含高深公式，到處用精闢的比喻、降維打擊式的講解，幫你秒懂一直看不懂的原理。

3.“辭典”式讀法：“薛定諤的貓”究竟想表達什麼？上帝到底擲骰子嗎？量子糾纏是什麼鬼？真的有另一個我們活在“平行時空”中嗎？速查科學梗，哪裡不會讀哪裡。

4.傳記讀法：狄拉克極度害羞？泡利是個脾氣暴躁的批評家？薛定諤想出波動方程的那個假期除了帶參考論文還帶了什麼？一部量子大佬群英傳躍然紙上。

《費曼經典》

本書完整收錄了諾獎得主、科學頑童理查德·費曼的61篇經典自傳文章，經過費曼的忘年密友拉爾夫·萊頓的精心編排，我們得以沿著生平時間重走費曼的冒險旅程：在麻省理工學院捉弄同學，在普林斯頓大學與愛因斯坦對話，研發原子彈的同時開遍保險櫃，學敲鼓並加入桑巴樂隊，在諾貝爾獎晚宴的趣事，學畫、賣畫、辦畫展，靠冰水和夾子解密航天飛機事故……費曼的這些文章，展現了他對科學、教育和人生的獨特觀念和態度，也告訴我們：做一個有趣的人比獲得諾貝爾獎更難，也更重要。

作為費曼的好友，編者拉爾夫·萊頓為本書增加了新的註釋，這些著意補充的細節為費曼的敘述增添了別樣的色彩；同時收錄包括費曼的照片、繪畫作品、手稿在內的的30多張圖片。此外，本書還特別收錄著名物理學家、數學家弗里曼·戴森所作的前言，並以知名演員、導演艾倫·艾爾達在加州理工學院畢業慶典上的演講作為後記，為這本精彩的自述輔以他人視角，更能讓讀者看見一個完整的、活生生的費曼。

《上帝粒子》

構成宇宙萬物的最基本成分是什麼？

本書從古希臘哲學家德謨克里特的“原子”理論開始講起，追述了從伽利略到牛頓、再到麥克斯韋和法拉第等一代代經典物理學家對基本粒子的探索過程。其後量子理論的誕生，在物理學領域掀起了一場革命；而大型粒子加速器的出現，又使得粒子物理學的研究進入了一個新的時代。驚人的成果不斷湧現，人類向著宇宙終極粒子和萬物之理不斷邁進，若能成功找到希格斯玻色子，即“上帝粒子”，則無疑意味著這條探索之路上的一次前所未有的巨大飛躍……

作者利昂·萊德曼自20世紀中葉起，一直身處粒子物理研究領域的中心，親眼見證、親身參與甚至親自主導了當代粒子物理學的許多重大進展，其本人也因相關研究而榮獲諾貝爾物理學獎，在這本書中，萊德曼不但把宇稱不守恆、標準模型等深刻理論闡釋得清晰明白，而且將多種夸克、中微子等的發現歷程講述得曲折生動。此外，無論是費米用“曼哈頓工程”中撞死的狼來計算沙漠中的狼群總數，還是李政道在中餐館點菜時顯出的派頭，物理學家們的風采被作者描摹得極為生動，趣味盎然。

《萊德曼量子物理通識講義》

這是一本諾貝爾物理學獎得主寫的量子力學科普圖書。

量子力學不僅是現代物理的兩大基石之一，還是一門充滿神奇色彩的學科。人們一方面對薛定諤的貓、量子糾纏等典故津津樂道，另一方面又難以真正理解其中的精妙。本書的作者——真正的粒子物理學名家，本著幫助普通讀者真正理解量子物理的意願，撰寫了這本嚴謹而不失趣味的科普圖書，詳細而準確地講解了量子物理的發展故事、基本概念和科學意義。通過大量的比喻，量子世界的“怪現象”被作者講得精闢透徹，生動而幽默。

理查德·P.費曼（Richard P.Feynman）

1918年，費曼出生於紐約的法洛克威鎮並在此長大，17歲進入麻省理工學院，1939年進入普林斯頓大學研究生院。隨後他來到洛斯阿拉莫斯，加入原子彈研究計劃。第二次世界大戰後，費曼任教於康奈爾大學物理系，後於1951年轉入加州理工學院，在此執教至1988年去世。 1965年，費曼與朱利安·施溫格及朝永振郎共同獲得諾貝爾物理學獎。

利昂·萊德曼

著名物理學家，1922年生於紐約，1951年博士畢業於哥倫比亞大學物理系，1958年後任該校教授，1979—1989年任費米國家加速器實驗室主任，並主持設計了超導超級對撞機建造計劃。他在粒子物理實驗領域成果卓著，於1988年獲得諾貝爾物理學獎。

萊德曼熱衷於科學教育事業，曾任美國科學促進會理事會主席。 2018年10月，萊德曼在愛達荷州去世，享年96歲。

《費曼經典》

授權與致謝 

序幕 

從法洛克威到麻省理工學院 

在普林斯頓那些年

阿琳 

費曼、軍隊和原子彈

從康奈爾到加州理工，帶點兒巴西風情

一個物理學家的世界

費曼先生前往華盛頓：調查“挑戰者號”航天飛機災難事件

附錄F：對航天飛機可靠性的個人觀察 

尾聲

《上帝粒子》

序 

“人物”表 

第1 章　看不見的足球 

第2 章　第一位粒子物理學家 

第3 章　尋找原子：力學 

第4 章　仍在尋找原子：化學家和電學家 

第5 章　裸原子 

第6 章　加速器：它們粉碎原子，不是嗎？

第7 章　“原子”！

第8 章　最後的上帝粒子

第9 章　內空間、外空間和時間前的時間 

致謝 

歷史註解及參考文獻 

譯後記 

校譯後記

《萊德曼量子物理通識講義》

第1章　如果你沒感到震驚，說明你還不懂 

第2章　經典力學：從伽利略到牛頓 

第3章　“光”怪陸離 

第4章　量子幽靈的出現

第5章　海森堡的不確定性 

第6章　奏效的量子科學——解釋元素週期表 

第7章　世紀論戰：愛因斯坦VS 玻爾 

第8章　現代量子物理學 

第9章　廣義相對論與量子力學的結合：弦理論 

第10章　千禧年的量子物理 

附錄 

致謝 

註釋

《上帝粒子》

序

在前往沃克西哈奇的路上，一種奇特的想法向我襲來……

這本1993 年寫的書原本就基於一個錯誤的假定，現在再版，重寫一篇序言就顯得更為彆扭了。雖然那個假定不關鍵，但仍是假定無疑。再說“上帝粒子”這一書名，本身有問題不說，它也基於那個錯誤的認識。

1993 年，我認為科學世界面臨著一系列激動人心的新發現，這些發現將帶我們更加接近宇宙運行的規則，也讓我們更加了解宇宙運行基石的特性。我們在期待一種全新的儀器，即當時正在得州沃克西哈奇建設的超導超級對撞機（SSC），帶給我們豁然開朗的頓悟。那將是迄今為解答我們最深刻的問題而設計建造的最強大的粒子加速器，或者稱為“原子粉碎機”。但意想不到的事情發生了。

在講述這件事之前，讓我再說一下寫本書的動力，一種當時有效現在仍然有效的動力。 《上帝粒子》是起始於公元前600 年前後希臘殖民地米利都哲學家泰勒斯的粒子物理學史。泰勒斯自問，世間萬物是否能夠極本窮源到某種簡單的基本物質和包羅萬象的簡潔原理呢？今天，我們依然堅持泰勒斯及其追隨者的思路：相信終極簡潔。儘管2 600 年來的研究表明我們的宇宙表面上是非常複雜的，但我們仍堅持這一信仰。我們的歷史在創造“原子”（“小得看不見且不可分”）這一術語的德謨克利特那里短暫停留後，繼續穿越一個又一個世紀，

進入對現代成就的探究中。進行探究的主角包括愛因斯坦、費米、費曼、蓋爾曼（Murray Gell-Mann）、格拉肖（Sheldon Glashow）、李政道、溫伯格（Steven Weinberg）、楊振寧以及其他許多粒子物理學家。儘管這裡我只列了一些理論家的名字，但真正肩挑重擔的還是我的那些實驗家同行。

我認為，1993 年我們有理由對有機會建立“終極理論”——我的同行溫伯格這樣稱它——持樂觀態度。 19 世紀末還只有一種可以稱作“原子”的基本粒子——電子——被發現並得到實驗證實，但在隨後的一個世紀裡我們捕捉了其他的粒子：另外5 種輕子（電子的“兄弟”），6 種夸克，光子、W 子、Z 子等基本玻色子以及所有傳遞力的粒子——膠子。然而，還有一種重要粒子“逍遙法外”，那就是希格斯玻色子，一種將最終解釋許多物質謎團的粒子。 SSC 的主要任務就是找到希格斯玻色子。

面對未來，我們充滿希望。 SSC 的建設已完成了20％。這項工程的申請始於里根時期，建設始於1990 年。當時我們都以為萬事大吉了，直到1993 年國會終止了這項計劃。愛因斯坦說物理學家的工作是“讀懂上帝的思想”，但你怎樣才能讀懂美國議員的思想呢？阿爾伯特，你當時干活多麼容易！停止SSC 將省下來110 億美元，用這筆錢可以支持一大堆其他物理實驗，可以消減貧困、治愈粉刺，並將帶給我們和平。 （順便問一聲，結果怎麼樣了？）可我離題了。

也有好消息。 《上帝粒子》只是超前了。一種嶄新的機器即將誕生，那就是大型強子對撞機（LHC）。它的第一束粒子將在2007 年到2008 年射出，據宣傳它將找到希格斯粒子、發現超對稱（資料是這麼說的！），並將探索1993 年那個黑色日期以來提出的不說是瘋狂也稱得上驚世駭俗的一些概念。這樣看來我還是比原來自認的聰明一些，畢竟只是在錯誤的時間出了書而已。這台新機器的周圍將不再是友善的沃克西哈奇居民，它位於瑞士日內瓦，那裡沒有這麼多美味的牛排店，但多了芝士火鍋，而且名字也容易拼寫了。 LHC 要探索的目標之

一就是“多維度空間”，一個讓通常冷漠的理論物理學家興奮得不能自已的概念。在我們上下、左右、前後的三維空間（x-y-z）基礎上加入隱藏的更多維度將揭示我們置身和遊樂其中的一種新宇宙。這不僅非常有助於支撐激動人心的萬物理論（TOE），而且還將如實驗家亨利·弗里希（Henry Frisch）所言，“幫我們找到所有那些丟失的襪子”。

至於本書的題目“上帝粒子”，我的合作者迪克·泰雷西同意擔當其咎（算我“賄賂”他吧）。有一次在演講過程中我開玩笑提了這個詞，結果他給記住了，而且還用它做了暫定書名。 “別擔心，”他說，“沒有哪家出版社在最終定稿時會採用暫定名的。”餘下的就是歷史了。結果書名得罪了兩種人：那些信奉上帝的人，以及那些不信上帝的人。處於中間的人倒是樂於接受。

但我們堅持用這個名字。物理學界一些人也已經開始使用這個詞了，《洛杉磯時報》和《基督教科學箴言報》都將希格斯玻色子稱作“上帝粒子”。這些讓我們想入非非，覺得快要出影視版了。這次我們終於就要發現希格斯粒子了，迄今在我們眼皮底下深藏不露的更加簡潔、更為美麗的宇宙也將露出端倪了。有關這些描述盡見於書中。

我跟您撒謊了嗎？

利昂·萊德曼

萊德曼是繼已故的令人深切懷念的理查德·費曼之後最有魅力的物理學家。——《舊金山觀察家報》

一次對2000年來人類探索物質本質過程……和未來重大發現機會的生機勃勃的旅行。——《科克斯書評》

有歷史，有傳記，還有激烈的辯論，一路不忘拾掇神秘的花絮……《上帝粒子》樂就樂在它描述了以實驗的方式揭示宇宙奧秘的快樂。——《自然》

頗有收穫……萊德曼給我們描繪的是人類——這種在普通的星系裡圍繞並不突出的恆星旋轉的一顆小小星球上自我繁殖的渺小生物——推知自然現象背後基本規律的過程。——《華盛頓郵報》“圖書世界”

非常生動的描述……萊德曼這個冷峻的滑稽作家給我們講了大量的笑話……和讓人忍俊不禁的趣聞軼事。——《華爾街日報》

《上帝粒子》充滿了俏皮的字句、機智的旁白、詼諧的典故和逗人的故事，可謂博大精深。這可能是迄今描寫物理學的最有趣的一部作品。——《達拉斯早報》

面對如此嚴肅的主題，萊德曼卻能讓你捧腹——這就是《上帝粒子》的精彩之處。——《每日新聞》

晦澀的粒子物理學對任何試圖解釋它的人來說都是一個挑戰。正因為如此，萊德曼機智詼諧之長和他講故事的才能才備受歡迎。——《芝加哥論壇報》

“敘述得非常有趣，從早期的“尤里卡”時刻到場論和弦論，帶你窺探現代物理學的奇蹟——非常優秀的量子物理入門讀物。  ——《出版人周刊》 

“這本書所講述的主題，從在很多方面來講,不僅神秘，而且非常宏大……“詩人”們，以及其他想要了解這個神奇世界的人，都能夠從這本書中獲取知識、享受樂趣。兩位作者不僅是具有威望的物理學家，而且是講故事的高手。”——《當代物理書評》 

 “萊德曼和希爾為讀者提供了大量入門級乾貨，很好地講述了量子物理學的發展，把量子物理學核心中令人吃驚的地方闡釋得很清楚……這不是寫給詩人的量子物理學，而是一本量子物理學‘通識手冊’。這是一本很有用的書，我由衷地推薦這本書。”——《物理世界》 

 “寫作風格是口語化的、通俗的，在某種程度上，我從未在面向類似讀者的科學書籍中遇到過。我認為這些特點有助於讀者閱讀這本書更能感到樂趣，但同時不會影響它的實際效果。”——《數學評論》

“這本書精彩而又清晰地講述了量子革命如何改變了20世紀的科學。更令人驚喜的是，它向我們展示了物理學和詩歌之間的相通之處。”——《芝加哥論壇報》 

 作者寫得通俗易懂，書中所講的量子理論基礎和發展史，即使我們這些從未修過天體物理學的人也能理解……雖然是針對外行人的淺近解釋，卻也包含透徹而發人深省的論點。就像一首好詩一樣，書中關於宇宙的理論和復雜方面會讓你思考地球上的生命及其無盡的可能性。 ” ——《堪薩斯城星報》

“此生難遇的最好老師。”“費曼有一種神奇的本領，能讓物理學變得既清晰又有趣。我立即去尋找他的更多演講，自此我就成了他的超級粉絲。”——比爾·蓋茨

“他（費曼）絕對是這裡最傑出的年輕物理學家，這一點大家都知道。他的性格和個性非常吸引人……他是一位優秀的老師，對物理的各個方面都懷抱激情。”——羅伯特·奧本海默，“原子彈之父”

“記得坐在後面那個小伙子的名字嗎？他是唯一一個不怕我的人，如果我的想法不靠譜，他會直接說出來。”——尼爾斯·玻爾，量子力學奠基人之一

“一半是天才，一半是小丑。”“完全是天才，完全是小丑。”

“這是一本很棒的精選集，書中關於費曼的冒險故事都是真的。在我讀這些故事時，我聽到了他的聲音，也看到他打著手勢。”——弗里曼·戴森，“戴森球”提出者

“如果宇宙是答案，那麼問題是什麼？”只為了這一句話，我就願意讀萊德曼。—— 曹則賢，中國科學院物理研究所研究員

物理學有兩個命名我認為是最棒的，一個是“黑洞”，另外一個就是“上帝粒子”。萊德曼並不只是因為命名上帝粒子成了物理界的“網紅”，還因為他是高級段子手。段子和故事是他向公眾解讀晦澀難懂的物理學的絕活。—— 張雙南，中科院高能物理研究所研究員

萊德曼是諾獎得主和物理學最佳名詞之一“上帝粒子”的命名者，也是物理學界的高級段子手，他再一次出手為公眾講述量子物理和量子世界的史詩。真實而又捉摸不定，虛幻而又客觀顯現，本書的副書名“給‘詩人’的量子物理公開課”真是恰如其分。—— 張雙南，中科院高能物理研究所研究員

尼爾斯·玻爾曾說，“如果你不對量子力學感到震驚的話，說明你還沒有理解它”。這本書改變了這一切，既讓你感到震驚，又讓你理解它！—— 洛基·科爾布，芝加哥大學天體物理系主任

閱讀這本書，就好像圍坐在餐桌旁，兩個非常熱情、風趣、富有親和力的物理學家在滔滔不絕地把電子的詭異路徑講給你聽，告訴你愛因斯坦、薛定諤、海森堡如何畢生探求這些問題的答案。—— 彼得·加里森，哈佛大學物理學和科學史教授

萊德曼和希爾，兩位廣為人知的物理學家，以詩一般的文筆為我們寫下了這樣一本令人喜歡、富有啟發性的優秀著作，指引我們探索神秘的量子世界。——吉諾·塞格雷，賓夕法尼亞大學物理學和天文學系主任

第1 章

看不見的足球

除了原子和真空是實際存在的，其他一切都只在意念之中。

——阿布德拉的德謨克利特

宇宙的最開始是一片虛空——一個奇特的真空世界——沒有空間，沒有時間，沒有物質，沒有光，沒有聲音。但是在自然法則的作用下，這個神奇的真空世界中潛在的能量正等待釋放，就像高聳的懸崖邊上搖搖欲墜的巨石一般。

等一等。

在“巨石”落下之前，我要解釋一下，其實我真的不明白我在談論什麼。從邏輯上說，一個故事應該從開始講起。但這是一個關於宇宙的故事，很遺憾，我們沒有任何證據表明什麼是最開始。沒有，一無所有。我們了解的只是已經到達成熟期的宇宙，而對於最初千千萬萬億分之一秒的時間，也就是在“大爆炸”後非常短的一段時間內的情況我們一無所知。如果你讀到或聽說了關於宇宙創生時的一些事情，那肯定是虛構的。這一領域屬於哲學的範疇。只有上帝才知道宇宙創生時發生了什麼（但是他從來沒透露過一點）。

好，我們講到哪兒了？哦，對了——

就像高聳的懸崖邊上搖搖欲墜的巨石一樣，虛空中的平衡是非常敏感的，只要要一點點衝動就會發生變化，而這種變化就產生了宇宙。事實上也確實這樣發生了，那一片虛空爆炸了，時間和空間就在爆炸之初的炙熱中創生。

物質則從這些能量中脫穎而出：一堆密集的粒子在輻射中消失了，重新歸於物質（現在我們至少是在基於一些事實和理論推理來進行研究）。粒子的碰撞產生了新的粒子。在黑洞形成與解體的同時，時間和空間攪在一起翻滾沸騰著。

這是多麼奇妙的景像啊！隨著宇宙的膨脹、冷卻、變得稀薄，粒子開始結合，不同的力也開始出現。質子和中子產生了，接著出現了原子核和原子。然後就是至今仍在膨脹的巨大的塵埃雲，它們在某些地方聚集起來，形成了恆星、星系和行星。在一個標準星系的旋臂上，一顆最為普通的行星在圍繞著一顆普通的恆星運行。在這個星球上，綿延的大陸和澎湃的海洋經歷著自組織的過程，海洋裡冒出的一些有機分子開始發生反應，並產生了蛋白質，生命就這樣開始了。植物和動物從簡單的有機體中進化出來，並最終產生了人類。

人類與其他生物的不同之處，主要在於他們是對自己的周圍環境極富好奇心的唯一物種。隨著物種變異的出現，一小撮與眾不同的人開始在大陸上活動。他們非常傲慢。他們並不滿足於欣賞宇宙的燦爛，而總是在問“怎樣”：宇宙是怎樣產生的；那些宇宙“原料”怎樣造就了我們這個令人難以置信的多樣的世界——恆星、行星、水獺、海洋、珊瑚、陽光以及人類的大腦。這些異類也提出過一個人類可以回答的問題，但只有經歷從老師到學生，數百代人幾千年的努力和獻身後才有可能找到問題的答案。在找到正確答案之前，這個問題也產生了許多錯誤百出、令人為難的答案。幸運的是，這些異類天生不知道什麼是為難。他們的名字叫物理學家。

現在，在審視過這一探討了2 000 多年——這段時間只相當於宇宙時間長河中微不足道的一滴水珠——的問題以後，我們開始瞥見宇宙創生的整個過程了。在望遠鏡和顯微鏡中，在天文台和實驗室裡，甚至在便箋簿上，我們開始覺察到在宇宙產生的第一時刻起支配作用的原始的對稱和美的輪廓。我們幾乎能夠看到這些了。但是這些圖景還不是很清晰，而且我們也感覺到有什麼東西在使我們的視野變得更為模糊——有一種黑暗的勢力在使宇宙固有的簡單本質變得模糊、隱秘和令人困惑。

《萊德曼量子物理通識講義》

第1章  如果你沒感到震驚，說明你還不懂

在電視劇《星際迷航》及其衍生作品中，“進取”號（Enterprise）飛船穿梭在各個星系之間，它的一個為期五年的任務便是去探索那些人類未曾踏上的星球。 “進取”號的船員使用的是那些屬於遙遠未來的科技：數倍於光速的曲速飛行，利用“子空間通信”與幾光年外的艦隊司令部聯絡，掃描正在靠近的飛船和陌生星球的表面，以及偶爾用質子魚雷抵禦一些不友好的勢力，等等。其中腦洞開得最大的恐怕就是艦隊隊員可以“嗶”一下瞬間轉移到其他星球的表面，看到各種奇特的風景，和其他文明種族的首領來個面對面的交流，這些種族的文明程度都或多或少地領先於人類。

然而，在《星際迷航》以及其他我們知道的科幻故事的情節中，沒有一個能比1900—1930 年發生在地球上的那次探索更異想天開。 20 世紀初是屬於科學的時代，當時先驅者們探索的空間可以說和《星際迷航》的船員們所面對的空間一樣廣袤——這不是指跨越星際數十億光年，而是指人類向隱藏在自然界深處的、完全未知的、從未前往過的最小物體的一次旅行，正是這種小之又小、微乎其微的東西構成了我們看到的整個宇宙。

在19 世紀末20 世紀初的時候，當時最先進的科學技術，從某種意義上第一次讓人類能夠探測那個全新的、令人難以置信的“外星世界”——原子的世界。在這段時期，物理學家們遇到了難以形容的現象，它現實存在卻又超越現實：他們在自然世界的最深處揭開了一個奇妙而陌生的全新世界，這個超現實的現實之於科學的意義，就好比同一時期的畢加索的眼睛之於藝術、勳伯格的耳朵之於音樂、卡夫卡的筆之於文學。事實上，人們經過三百年發展並完善了一整套物理學定律，而這精緻的經典物理學在這個新發現的世界中卻被證明是完全錯誤的。就好像柯克船長和他“進取”號上的伙伴們降落在了一個遵循著各種奇怪自然規則的星球，堪比愛麗絲掉入兔子洞後遭遇到的種種。它是一種真實存在的“夢中奇境”：在某個地方存在的物體會突然間在另一個地方出現；一個光滑而堅硬的石頭可以變得模糊，然後在科學家的眼皮底下彌散消失；一面堅固的城牆可以被輕鬆地穿過；事件在時空中瞬間發生改變。

在這個全新的世界裡，物質中大量的“粒子”會游過來游過去、游過去游過來。科學家仔細觀察了這些“粒子”後發現，它們在一定的時間內從A點到B點並不是簡單地走一段單一的路徑，不遵從三百年之前伽利略或牛頓設想的移動方式。取而代之的，人們發現自然界中這種組成世界萬物的“基本粒子”——比如微小的電子——會走過所有可能的路徑，並且是在同一時間！粒子看起來並不存在，實際上卻無處不在。它們彷彿幽靈一樣掌握所有可能到達目的地的路線，然而人們卻根本不知道它們選擇的到底是哪條。科學家們實驗後發現，當擋住粒子在A點和B點之間的一些可能路線後，粒子到達B點的行為便受到影響，它們可能會更多地到達B點，也可能就再也無法到達了——即便這種改變僅僅是擋住了兩點間眾多路線當中的一條，而且無論它是否真的選擇了這條路徑。

粒子是極小的“點狀物質”，沒有明顯的或可辨別的內部結構，但卻能夠在探測器中留下清晰的軌跡，在熒光屏上產生一個個小亮點，或是使蓋革計數器“嘀嗒”作響。然而與此同時，這種極其微小的物質還是波——它們表現得像一列波、像一團雲，運動的方式模糊不清，波峰和波谷很像湖泊或大海表面的波浪。而像無線電波和光，這些曾經被認為是波的物質，現在又被認為是各種粒子。波變成粒子，粒子亦變成波，時而體現前者，時而體現後者，或者同時發生。天哪，就彷佛是同一時代的那群“癲狂”的畫家、作曲家和文學家在設計自然界的基本規律！

總而言之，在20 世紀初的探索者眼前——借助高度複雜的儀器設備——這個世界已發生翻天覆地的變化，與自啟蒙運動以來三百年間科學給我們的解釋不同，世間萬物如今以一種全新的方式運行。這一次，人們對物理規律的理解發生了巨大改變，開始以完全不同的方式來審視自然，並由此誕生了一門全新而又更加基礎的科學——量子力學。