接上篇，继续讲时间简史……
第四章 不确定性原理
导读：本章在讲两个大问题：
第一，光在科学史上的定义，原来以为是波，后来以为是粒子，最终形成了光具有波粒二象性的特征，也就是光即是粒子也是波。乃至世界万物都是由微小的粒子构成，那么也就都具备波粒二象性的特征了（包括人类），囧不囧O(∩_∩)O~
第二，因为根据爱因斯坦的广义相对论，宇宙肯定有一个起始，也就是宇宙大爆炸。牛顿时期的经典力学曾经预测原子会一直进行对外辐射，那就会必然坍缩，但是原子不可能坍缩成无限密度，那就只能说明经典力学是错误的理论。类似，广义相对论也是错的，以后还会诞生一种囊括一切的更接近真实的物理理论，震撼不震撼！
肥皂泡：在泡泡中看到的绚丽无比的颜色是起因于从水的薄膜两边反射来的光的干涉模式。
粒子的波粒二象性：人们不可能将粒子的位置确定到比光的两个波峰之间距离更小的程度，所以必须用短波长的光来测量粒子的位置。现在，由普郎克的量子假设，人们不能用任意少的光的数量，至少要用一个光量子。这量子会扰动这粒子，并以一种不能预见的方式改变粒子的速度。而且，位置测量得越准确，所需的波长就越短，单独量子的能量就越大，这样粒子的速度就被扰动得越厉害。换言之，你对粒子的位置测量得越准确，你对速度的测量就越不准确，反之亦然。海森堡指出，粒子位置的不确定性乘上粒子质量再乘以速度的不确定性不能小于一个确定量——普郎克常数。并且，这个极限既不依赖于测量粒子位置和速度的方法，也不依赖于粒子的种类。海森堡不确定性原理是世界的一个基本的不可回避的性质。
双缝产生明暗条纹：其原因是从双缝来的波在屏幕的不同部分相互叠加或者相互抵消。利用粒子，譬如电子得到类似的条纹，证明它们的行为和波相似。
海森堡不确定性原理：不可能同时精确地确定一个粒子的位置和速度。
不确定性原理对我们世界观有非常深远的影响。
我们仍然可以想像，对于一些超自然的生物，存在一组完全地决定事件的定律，这些生物能够不干扰宇宙地观测它现在的状态。然而，对于我们这些芸芸众生而言，这样的宇宙模型并没有太多的兴趣。
20世纪20年代，在不确定性原理的基础上，海森堡、厄文·薛定谔和保尔·狄拉克运用这种手段将力学重新表达成称为量子力学的新理论。在此理论中，粒子不再有分别被很好定义的、能被同时观测的位置和速度，而代之以位置和速度的结合物的量子态。
原子论的演化：从希腊哲学家德谟克里特的颗粒状原子（1），通过卢瑟福的电子绕核公转模型（2）至薛定谔的原子的量子力学模型（3）。
在理查德·费恩曼的历史求和理论中，在时空中的粒子从A到B可通过所有可能的路径。
物理科学未让量子力学进入的唯一领域是引力和宇宙的大尺度结构。
量子力学的理论是基于一个全新的数学基础之上，不再按照粒子和波动来描述实际的世界；而只不过利用这些术语，来描述对世界的观测而已。所以，在量子力学中存在着波动和粒子的二重性：为了某些目的将波动想像成为粒子是有助的，反之亦然。
爱因斯坦广义相对论制约了宇宙的大尺度结构，它仅能称为经典理论，因其中并没有考虑量子力学的不确定性原理，而为了和其他理论一致这是必须考虑的。这个理论并没导致和观测的偏离是因为我们通常经验到的引力场非常弱。然而，前面讨论的点定理指出，至少在两种情形下引力场会变得非常强——黑洞和大爆炸。在这样强的场里，量子力学效应应该是非常重要的。因此，在某种意义上，经典广义相对论由于预言无限大密度的点而预示了自身的垮台，正如同经典（也就是非量子）力学由于隐含着原子必须坍缩成无限的密度，而预言自身的垮台一样。我们还没有一个完整、协调的统一广义相对论和量子力学的理论，但我们已知这理论所应有的一系列特征。
本系列未完待续……
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