吴京平，来自北京的资深科普作家，成长于军工科研环境，深受相声评书与天文文化的熏陶。他曾担任广告公司美术总监及人机交互设计师，现专注于科普创作，并主持全国首档科学秀。他是科学声音组织的一员，在中国科技馆等机构广受欢迎的讲座者。在喜马拉雅、蜻蜓FM、网易云音乐等平台，他以“科学史评话”为名，播讲了包括《行星传奇》、《地球的刻度》、《物种起源》等在内的多部科学专辑，每辑收听量均超过百万，深受听众喜爱。

科学史评话@吴京平，用讲评书的风格讲科普,一部微观世界的编年史，从元素周期表到超弦理论，讲述了量子力学从无到有的发展历程！
黑体辐射、光电效应、原子光谱、德布罗意波、量子纠缠、强弱相互作用、万有理论……这些让人望而生畏的概念到底在讲什么？胶子、玻色子、光子、希格斯粒子、中微子……这些到底是什么“子”？门捷列夫、居里夫人、伦琴、爱因斯坦、普朗克、薛定谔、费米、费曼、玻恩、海森堡、泡利、玻尔、朗道、狄拉克、冯•诺依曼、康普顿、奥本海默、杨振宁、李政道、吴健雄、丁肇中、霍金……这些熟悉或陌生的名字到底为何青史留名？
这是一部微观世界的编年史，从门捷列夫的元素周期表到威滕的超弦理论，讲述了量子力学从无到有的发展历程。
这是一本量子力学科学家的集体传记，记录了那些推动了微观世界认知的人。天才一个个横空出世，又一个个悄然逝去，人聚人散，带给我们无限感慨。
这是一段跨越百年的科学探索史，从一战到二战，从发现X射线到降服核能，量子力学的科学家们推动了医学的发展，影响了战争的进程，改变了人类的命运。

吴京平，北京人，生于军工科研大院，玩着天文望远镜听着相声评书长大，做过广告公司的美术总监，干过资深人机交互设计师，现为专职科普作家，全国首档科学秀主播，科学声音组织成员。在中国科技馆、上海天文馆等全国各科技馆举行的讲座极受欢迎。在喜玛拉雅、蜻蜓、网易云音乐等以“科学史评话”为名开播专辑《行星传奇》《地球的刻度》《物种起源》《量子力学外传》《伟大的试验》《宇宙大爆炸》等，单辑收听量均在百万以上。

化学元素表的诞生源于1907年俄罗斯伟大化学家门捷列夫的葬礼。这位在西伯利亚出生、家庭贫困但母亲坚持让他受教育的学者，曾因晕厥从医学院退学，后以师范院校第一名成绩毕业。他的研究生涯充满挑战，包括经济困难、健康问题和学术界的不理解。

尽管面临重重困难，门捷列夫凭借坚韧不拔的精神，对化学领域做出了深远的影响。他的工作不仅推动了科学的进步，还启发了后来者对未知领域的探索。例如，瑞利男爵在测量气体密度时的意外发现，最终导致氩气这一新元素的诞生，这无疑是对已知元素周期表的一次挑战。

科学研究的过程充满了曲折和意想不到的发现，这些细节揭示了科学探索的重要性以及未知领域潜在的价值。门捷列夫的故事和瑞利男爵的偶然发现，共同展示了科学家们在追求真理道路上的执着与勇气，以及他们对世界认知不断深化的贡献。

01．化学元素表的诞生

科学家们对未知射线的探索始于人们最初认为这些射线可能是光或电磁波。英国物理学家瓦尔利提出另一种观点，他主张射线由带负电的微粒组成，并通过实验估算了这些微粒的荷质比。然而，德国科学家赫兹和勒纳德坚持认为射线是电磁波，因为它们能穿透薄层物质。在这场理论之争中，研究者们不断验证和完善自己的观点。

随着研究的深入，放射性现象引起了更多关注。居里夫人在对铀元素的研究中发现，它似乎具有一种超越寻常的特性——能够自发地释放能量，这种现象后来被称为“放射性”。她确认了这是铀元素本身的一种属性，并进一步探索其他可能具有类似特性的元素。

居里夫人和她的丈夫皮埃尔一起，致力于寻找更多具有放射性的物质。他们的努力得到了回报，他们在一种未知矿石中发现了极强的放射性。他们推测这种新发现的物质中可能含有尚未被认识的新元素。为了纪念居里夫人的祖国波兰，他们将这两种新元素分别命名为钋和镭。

这段科学探索的历史见证了科学家们对未知世界的勇敢追求，以及他们通过实验和理论不断挑战既有认知的决心。从射线的本质到放射性现象的理解，再到新元素的发现，这些成就不仅丰富了我们的科学知识，也推动了物理学、化学乃至整个科学技术领域的发展。

02．神秘的X射线

法拉第与汤姆逊，两位在电学领域有着深远影响的人物。法拉第，出身寒微，凭借自学和机遇成为戴维的弟子，其坚韧不拔的精神令人敬佩。而汤姆逊则出生于书香门第，年轻时即展现出非凡才智，22岁便获得博士学位，并在30岁时成为剑桥大学教授。他的成就不仅限于学术，他慧眼识英才，鼓励卢瑟福把握机会，勇往直前。

汤姆逊对科学的贡献主要体现在他对电子和原子结构的研究上。他发现了电子，这是构成原子的基本粒子，这一发现彻底改变了人们对物质本质的理解。他还提出了“汤姆逊模型”，即“西瓜模型”，尽管后来被更精确的“卢瑟福模型”所取代，但其在科学发展中的地位不容忽视。

他的教学风格独特，注重培养学生的独立思考能力。他鼓励年轻的卢瑟福把握剑桥之外的机会，这无疑对卢瑟福后来的科学成就产生了深远影响。卢瑟福在汤姆逊的建议下，前往加拿大麦克吉尔大学担任教授，并在那里继续他的研究工作，最终发现了原子核和质子，为现代物理学的发展奠定了基础。

法拉第与汤姆逊的故事，是关于探索、发现和教育的故事。他们以无比的热情投身于科学，他们的贡献不仅在于他们的研究成果，更在于他们对科学精神的传承和对新一代科学家的培养。他们的故事提醒我们，科学的进步离不开前人的努力，也离不开后辈的创新。

03．群英汇集的卡文迪许实验室

开尔文勋爵在物理学领域的贡献显著，他提出了两个著名的科学问题：光速问题和比热问题，这些问题曾长期困扰着当时的科学家们。普朗克因灯泡生产中的温度控制对黑体辐射产生兴趣，并在这个领域取得了突破，推导出了维恩公式。然而，在实验数据验证中，人们发现维恩公式的局限性，特别是在低温部分存在显著的系统误差。在了解瑞利公式后，普朗克尝试融合两种公式的优势，进而创建了普朗克公式，这一公式与实际观测结果高度吻合。

尽管普朗克最初对新公式背后的物理原理理解不深，但他的发现为量子力学的发展奠定了基础。普朗克公式揭示的微观粒子能量量子化现象，挑战了经典物理学的观念，预示着科学即将进入一个全新的时代。玻尔兹曼在热力学第二定律上的工作同样重要，他定义熵为系统的混乱程度，并证明从有序到无序的过程几乎是必然的，而从无序到有序则相对困难。

这些发现对理解能量转换和自然界过程具有深远影响。然而，玻尔兹曼在科学界的竞争和个人生活的压力下，最终走向了悲剧。他的自杀反映了科学家们在探索真理过程中所面临的心理挑战与个人牺牲。这段历史展现了科学家面对困惑、挫折，以及为揭示自然规律所付出的不懈努力。

04．黑体辐射公式的成功推导

在1905年这个物理学界的非凡时期，爱因斯坦崭露头角，发表了多篇革新性的论文。其中，《关于光的产生和转化的一个试探性观点》这篇论文尤其重要，它为量子力学奠定了基石，然而在当时并未引起足够的重视。相比之下，同一时期的其他科学家们的成果则获得了更多的关注。

比如玻尔，他作为后起之秀，对原子模型的问题抱有极大的兴趣。在汤姆逊和卢瑟福的研究基础上，玻尔继续探索，他的工作为量子物理学的后续发展奠定了坚实的基础。尽管卢瑟福提出了核式原子模型，解决了许多先前理论无法解释的现象，如α粒子散射实验的结果，但该模型仍未能圆满解答电子如何在电磁场中保持稳定的问题。

与此同时，玻尔的同行们也在各自的领域取得了显著的进步。玻尔深受汤姆逊和卢瑟福的影响，他深入研究原子结构，试图填补现有理论的空白。而爱因斯坦，尽管他的量子力学论文未被广泛接受，但他在其他领域的贡献，如相对论，已经确立了他在物理学界的地位。

总的来说，这一时期的科学家们在各自的领域内都取得了显著的进步，他们的工作为后来的科学发现铺平了道路。尽管爱因斯坦的量子理论在当时并未得到普遍认可，但其深远影响随着时间的推移逐渐显现出来，成为了现代物理学不可或缺的一部分。

05．量子物理学草创时期的“三巨头”

20世纪初期，物理学界正经历着变革的前夜。尽管量子论尚未被普遍接纳，但一些科学家已经开始探索这一新领域。能斯特，一位对低温实验有着深厚造诣的物理学家，通过实验证实了爱因斯坦的一项预测，这使他深信不疑地接受了量子理论。他的发现不仅推动了科学的进步，也为后续的研究奠定了基础。

在这个动荡的时代，女性科学家也崭露头角。居里夫人，一个名字与放射性紧密相连的伟大女性，她的成就令人瞩目。在质疑和挑战中，她凭借对科学的执着追求，于12月荣获诺贝尔化学奖，成为历史上罕见的同时获得两个诺贝尔奖项的科学家。面对外界对她获奖原因的猜测，居里夫人选择亲自领取这份荣誉，用行动证明了自己的实力与决心。

与此同时，玻尔，这位年轻的丹麦物理学家，在英国潜心研究原子模型，试图填补其导师留下的理论空白。他的工作不仅丰富了原子物理学的知识库，也为量子力学的发展做出了重要贡献。尽管道路充满挑战，但玻尔的坚持和创新精神，无疑为科学界带来了新的曙光。

总的来说，这个时期是物理学的一个转折点，科学家们如能居里夫人、玻尔等，他们的勇气和智慧，共同推动了科学的进步，为后世留下了宝贵的遗产。

06．索尔维会议：决战量子之巅

尼尔斯·玻尔在原子模型领域的研究取得了重大进展，这得益于他受到达尔文同事工作的启发。他对氢原子电子分布的新理解引领了他在1913年的科研高峰。那一年，玻尔将量子理论应用于原子模型，成功解释了电子轨道的不连续性以及能量交换现象，并预测了一些元素的光谱特性。这些成就极大地推动了量子力学的发展。

在第一次世界大战期间，科学界并未停止其活动。尽管许多科学家被征召入伍，他们在军事领域发挥了重要作用，如成为了炮兵军官。战争也催生了科技的应用，例如卢瑟福的学生们在不同阵营服务，而尼尔斯·玻尔的同行爱丁顿则在战后通过观测日全食验证了阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论，进一步巩固了他在物理学界的杰出地位。

尽管爱因斯坦在科学上的贡献举世公认，他的个人生活并非一帆风顺。战争期间及之后，他面临着经济困难，并且直到1921年才获得诺贝尔物理奖，以表彰他对于理论物理学的贡献，尤其是光电效应的研究。这个迟到的认可并未完全消除他在个人问题上的困扰。

总的来说，尽管面临战争和社会变革的压力，科学家们仍坚守岗位，他们的工作不仅在科技领域取得了突破，也在很大程度上影响了战后的世界格局和人类对宇宙的理解。

07．原子模型初现

阿尔伯特·爱因斯坦因其在光电效应领域的突出贡献而荣获诺贝尔物理学奖，这一荣誉于1922年颁发给他，对应的是1921年的奖项。尽管他在科学界的威望无与伦比，但诺贝尔奖委员会在决定过程中遇到了不少阻力和困难。同一时期，他的朋友尼尔斯·玻尔也因对原子光谱的杰出研究而获奖。

爱因斯坦的获奖受到了同行们的热烈祝贺，包括量子物理学领域的未来巨星——沃纳·海森堡和尼尔斯·玻尔。他们的成就在很大程度上得益于索末菲教授的影响。尽管索末菲在数学上的严谨态度和对新知识的敏锐洞察力对学生们产生了深远影响，但他本人并未获得诺贝尔奖。这可能是因为他更多地被视为一个“数学雇佣军”，以及诺贝尔奖倾向于表彰那些具有革命性突破的科学家。

海森堡和玻尔等人的成功证明了索末菲教学理念的有效性。他们在量子物理学领域的建树，无疑是对索末菲学术贡献的一种间接认可。尽管诺贝尔奖的缺失可能在一定程度上反映了奖项评选标准的局限性，但索末菲对科学界的影响是无法抹去的。

爱因斯坦和玻尔的获奖故事展示了科学成就的认可与奖励机制，而索末菲的经历则揭示了科研领域中那些未被正式表彰但却至关重要的贡献者。这些科学家的故事提醒我们，科学进步并非只依赖于少数耀眼的明星，而是由无数在幕后默默付出的人共同推动的。

总之，这段历史展现了科学界多元化的成就认可方式，以及不同科学家如何以各自的方式对科学发展做出贡献。无论是诺贝尔奖得主还是那些未被正式表彰的研究者，他们的工作都为人类知识的进步做出了不可磨0灭的贡献。

08．上帝之鞭

新量子力学领域取得了重要进展，其中德布罗意的贡献尤为突出。他独辟蹊径地解决了电子轨道不连续的问题，这一发现受到了爱因斯坦的高度评价。德布罗意受到布里渊理论的启示，但摒弃了与过时以太概念相关的部分，提出了电子可以形成一种相位波——即后来所说的“物质波”。这种相位波的特性能够解释电子在原子中的行为。

他提出，电子不仅具有能量和动量，还携带了一种新的量子数，这使得电子在原子中的位置和状态有了更多的可能性。为了验证这一理论，德布罗意建议通过晶体对X射线进行衍射实验，这一提议后来被克林顿·戴维森和约翰·霍尔登成功实施，他们的实验结果与德布罗意的预测相符，从而证实了物质波的存在。

在电子行为的研究中，泡利也做出了重要贡献。他对电子排布以及反常塞曼效应感到困惑，并开始深入研究这些现象。尽管他当时无法完全解释所有问题，但他预感到了电子存在尚未被揭示的量子特性。这种直觉后来得到了乌伦贝克和高斯密特的支持，他们提出了第四个量子数——即电子自旋的概念。

电子自旋的发现最初遭到了一些质疑，但最终通过实验被证实是正确的。这一突破性理论不仅解释了原子光谱中的一些未解现象，还为理解分子结构、磁性和超导等复杂物理现象提供了基础。泡利的不相容原理和乌伦贝克-高斯密特的电子自旋理论共同构成了量子力学的重要组成部分。

这些科学家的工作不仅推动了物理学的发展，也为后来的技术进步奠定了基础，例如半导体技术、核磁共振成像（MRI）和量子计算等领域都受益于这些早期研究。他们的贡献体现了科学探索的精神，即面对未知时的勇气、对现象的细致观察以及理论与实验相结合的严谨态度。

09．新量子力学大门将启

海森堡对玻尔的原子模型提出了质疑，他认为电子轨道未经实验证实不应视为真实存在。他摒弃了传统的轨道概念，采用统计能级和推导出表格乘法算法来解析电子间的能量转换。然而，这种方法违背了乘法交换律，这让他感到困惑。这一发现成为了量子力学发展中的重要里程碑——海森堡的矩阵力学。

在研究过程中，海森堡注意到矩阵相乘不满足交换律，这对图形旋转和缩放的运算产生了影响。起初，他的论文并未被玻恩完全理解，但后来玻恩意识到这与矩阵运算相符，并且联系了海森堡进行进一步讨论。玻尔的介入推动了量子力学领域内的深入探讨。

与此同时，薛定谔提出了电子以波包形式存在的观点，这与海森堡的看法相悖。在一次演讲中，海森堡对薛定谔的观点表达了质疑，但被校长韦恩打断。他随后将分歧告知玻尔，引发了更广泛的讨论。薛定谔受邀访问玻尔，然而在玻尔无休止的物理学问题探讨下，他感到疲惫并病倒。

尽管面临困扰，薛定谔仍决心弄清楚矩阵力学和波动力学之间的关系。经过深入研究和讨论，科学家们得出结论：两者在数学上是等价的，但对波函数的实际含义仍有待进一步探索。这段时期的研究为量子力学奠定了坚实的基础，尽管存在分歧，但科学家们的努力推动了科学的进步。

海森堡和薛定谔的观点之争，以及他们与玻尔之间的交流，反映了科学领域内不同观点的碰撞和融合。这种开放的学术环境促进了知识的增长，并且鼓励了科学家们对未知领域的深入探索。他们的工作不仅影响了量子力学的发展，也为后来的科学家提供了宝贵的思考素材。

尽管海森堡认为薛定谔的观点有误，但两人的理论最终被证明在数学上是等价的。这表明科学的进步往往需要不同视角的碰撞和融合，而这些分歧和争论正是推动科学前进的重要动力。通过持续的探索和对话，科学家们不断深化对自然界的理解，并为未来的发现铺平道路。

10．矩阵力学与波动方程

量子力学中的测不准原理是一项革命性的发现，由物理学家海森堡于上世纪提出。这个原理挑战了我们对自然界确定性的传统理解，它表明粒子的动量和位置无法同时被精确测量，其误差遵循一定的不确定性原理。同样地，能量与时间之间也存在类似的不确定关系。这种内在的随机性颠覆了经典物理学的观念，强调了微观世界的基本性质是概率性的。

海森堡的理论基于量子力学的核心概念——波函数。波函数包含了对一个粒子所有可能状态的概率描述。当我们进行测量时，波函数会坍缩到一个特定的状态，这个过程被形象地称为“观测者的效应”。然而，每次坍缩后的状态都是随机的，我们只能预测出出现某个状态的概率。

测不准原理并非简单的测量技术限制，而是自然界的基本规律。它不仅仅适用于粒子，也适用于光子等其他量子实体。这一原理在原子物理学、化学反应动力学以及固体物理等领域都有重要应用。例如，在电子云的研究中，测不准原理解释了为什么我们不能精确地知道一个电子在原子中的位置和速度。

尽管测不准原理带来了不确定性，但它也为量子信息科学提供了可能。量子计算机利用量子态的叠加性和纠缠性进行并行计算，理论上可以解决一些经典计算机难以处理的问题，如大数质因数分解和复杂的模拟问题。

然而，测不准原理并非绝对的不确定。根据海森堡不等式，如果我们对一个量（比如位置）进行了非常精确的测量，那么与之共轭的量（比如动量）的不确定性就会增大。这意味着我们可以通过牺牲另一个量的精度来提高某个量的测量精度。

尽管测不准原理在量子力学中占有核心地位，但它并不意味着完全的随机性。在量子系统中，粒子的行为仍然遵循确定性的薛定谔方程。测不准原理描述的是当我们尝试观测这些粒子时所面临的限制，而不是粒子本身的状态。

总的来说，测不准原理是量子力学的一个基本特征，它揭示了微观世界与经典物理学之间的根本差异，并为现代科技发展提供了新的可能性。

11．测不准的量子

在著名的索尔维会议上，两位科学巨匠玻尔和爱因斯坦就量子力学中的不确定性原理展开了激烈的辩论。尽管他们在日常交往中保持着友好关系，但在学术观点上却针锋相对。这次会议聚焦于量子力学的探讨，尽管包括爱因斯坦在内的部分科学家对哥本哈根学派的观点持有保留态度，但公众舆论逐渐倾向于接受这一理论体系。

会议期间的一个高潮是玻尔和爱因斯坦之间的一场精彩交锋。爱因斯坦提出一个看似无法反驳的问题，试图挑战测不准原理的 validity。他设想了一个实验情境，箱子在地球引力场中移动时，根据相对论的时间膨胀效应，时间应当会变慢。因此，他认为这将破坏测不准原理的基础。

然而，玻尔以其敏锐的洞察力和深邃的物理理解，迅速反击了爱因斯坦的观点。他指出，在考虑时间影响的同时，也必须考虑到箱子所在引力场对测量者自身所处的时间的影响。这样一来，即使时间在相对论意义上变慢，但观察者的本地时间同样会受到影响，从而使得测不准原理依然成立。

这次交锋充分展示了玻尔和爱因斯坦的才智以及他们对基本物理原则的深刻理解。尽管他们的观点存在分歧，但这种学术上的碰撞恰恰推动了科学的进步，激发了更多的思考与探索。索尔维会议不仅见证了这场精彩的辩论，也成为了物理学历史上一个重要的里程碑。

这次事件提醒我们，在科学研究中，即使是最基础的原理也可能在新的视角下产生新的解读。科学家们不断挑战、质疑和创新，正是这种精神推动着人类对宇宙奥秘的不断揭示。

12．真空不空

1933年，德国的政治和社会环境经历了剧变，包括国会大厦被纵火、《保护人民和国家的总统法令》出台以及对犹太人的迫害。这些事件迫使许多科学家逃离，如薛定谔（尽管不是犹太人）离开柏林大学去了牛津，泡利、爱因斯坦和玻恩也相继离开。这一年，海森堡荣获诺贝尔物理学奖，表彰他在量子力学的贡献。狄拉克对领取诺贝尔奖感到紧张，担心名声带来的影响。

动荡时期，科学探索并未停滞。约里奥-居里夫妇在人工放射性领域的研究为核能发展奠定了基础。关于量子力学的理解存在分歧，薛定谔和海森堡等人的理论引发深入讨论。量子力学的核心是波函数，它包含了粒子的所有可能状态信息。然而，如何解释波函数的坍缩以及观测者的角色，一直是争论焦点。

在苏联，科研界也并非一帆风顺。物理学家朗道因不明原因被捕，他的同事卡皮查四处求援甚至写信给斯大林，强调朗道对科学的重要性。经过一年的囚禁，朗道身心受创但出狱后立即投身于超流现象的研究，建立了理论框架。然而，后来解密文件显示，朗道可能因参与反斯大林活动而被捕，这与卡皮查最初的陈述不符。

量子力学的发展推动了现代科技的进步，如量子计算和量子通信等领域的创新。薛定谔方程是描述量子系统演化的基础工具，它以波动形式表达了粒子的状态。海森堡的不确定性原理则揭示了在微观世界中，位置和动量不能同时被精确测量。

科学界对这些理论的争议并未阻碍其应用的发展。例如，在医学领域，正电子发射断层扫描（PET）利用量子力学原理来检测人体内的疾病。而在信息科技方面，量子密钥分发利用量子态的不可复制性提供了绝对安全的数据传输方式。

尽管科学家们在逃离迫害、争取自由的同时，仍致力于科学探索，但历史的复杂性和人性的多面性使得许多事件的真实原因和影响难以完全揭示。这些故事提醒我们，科学研究不仅是关于事实和理论，更是关于人类的勇气、智慧以及对真理的不懈追求。

13．薛定谔不懂薛定谔方程

1938年欧洲局势紧张，犹太人处境艰难，科学家们纷纷逃离德国。玻尔邀请迈特纳离开，并与她合作研究核裂变现象，共同发表了相关论文。随着希特勒的迫害加剧，费米教授也通过获得诺贝尔奖的机会成功携家人流亡美国。这些事件揭示了科学界在动荡时期的生存挣扎和知识精英的全球迁移。



14．科学家逃离德意志

在1939年，阿尔伯特·爱因斯坦收到朋友莱奥·西拉德的一封信，信中提及了研制原子弹的可能性。西拉德担忧德国会捷足先登制造核武器，于是联合其他犹太科学家向美国总统富兰克林·德拉诺·罗斯福提出建议。尽管罗斯福的反应并不明确，美国政府还是决定预研发，并投入6000美元进行可行性研究。

随着第二次世界大战的爆发，德国也开始了原子武器的研发工作，由海因里希·希姆莱负责。他集结了一群顶尖科学家，包括奥托·哈恩、弗里茨·斯特拉斯曼和瓦尔特·海森堡等。海森堡与助手古斯塔夫·多贝尔合作进行了原子能研究，他们使用重水作为中子减速剂，并在莱比锡建立了一个实验装置来验证其可行性。

然而，根据海森堡的计算，要实现核裂变并产生足够的能量，需要大量的可裂变材料，这是一个巨大的挑战。尽管如此，他的工作对理解核反应和开发原子弹至关重要。与此同时，奥托·哈恩与斯特拉斯曼在柏林发现了自然过程中的核裂变现象，这为核能的利用奠定了基础。

在美国，随着对原子弹研发重要性的认识加深，富兰克林·罗斯福总统授权成立了一个秘密项目，即后来著名的“曼哈顿计划”。该项目由乔治·马歇尔将军监督，并在莱斯利·罗伯特·格罗夫斯将军的领导下进行。格罗夫斯在咨询了物理学家恩里科·费米和劳伦斯·布拉格后，决定让罗伯特·奥本海默担任技术总负责人。

奥本海默是一位才华横溢的理论物理学家，对核裂变有浓厚的兴趣，并提出了整合多个研究实验室的建议。美国政府选择了新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯作为国家实验室的所在地，这里迅速集结了大批来自世界各地的顶尖科学家，共同参与曼哈顿工程。

在洛斯阿拉莫斯，科学家们不仅面临着技术挑战，还必须处理复杂的行政问题和保密需求。尽管如此，他们还是成功地开发出了原子弹的核心组件——核裂变装置。与此同时，英国的科学家也在进行类似的研究，他们的工作为美国提供了宝贵的信息。

1945年7月16日，曼哈顿计划的一个关键里程碑“ Trinity”试验在新墨西哥州的阿拉莫戈多沙漠中成功实施，这是人类历史上第一次可控的人造核爆炸。这标志着原子弹的研发已接近尾声，并为接下来在日本广岛和长崎投下的两颗原子弹奠定了基础。

在这场全球性的科技竞赛中，爱因斯坦、西拉德、海森堡、奥本海默以及众多不知名的科学家们共同推动了人类对核能的理解。他们的工作不仅改变了战争的面貌，也开启了原子时代的序幕，对后世产生了深远影响。

15．核武大竞赛

在曼哈顿工程的关键阶段，费米的团队在芝加哥建造了首个可控核反应堆，为原子弹的研发奠定了基础。他们的实验揭示了钚作为核武器原料的可能性，但提炼过程复杂。美国政府于汉福德地区设立大型反应堆以生产钚，期间克服了技术难题，如通过增加铀装载量来解决氙气中毒问题。

原子弹的设计与组装在洛斯阿拉莫斯国家实验室进行，众多杰出科学家参与其中，包括玻尔、惠勒和年轻的费曼。费曼以其独特的个性和深厚的物理知识，在讨论中展现出非凡才华，并通过恶作剧帮助发现安全漏洞。

二战期间，美国军方为获取德国核研究信息，成立了名为“曼哈顿工程”的项目。随着战争的推进，原子弹的研发并未停止，反而加速进行。1945年7月，科学家们在阿拉莫戈多沙漠进行了首次原子弹试验。费米通过观察爆炸后纸片飞散的情况，估算了原子弹威力约为两万吨TNT。

试爆成功震惊了全世界，人们对于原子能量的威力感到敬畏。物理学家奥本海默则联想到《薄伽梵歌》中的诗句，表达了对核武器力量的深刻反思和敬畏之情。这次试验不仅改变了战争的面貌，也开启了人类历史的新篇章，对全球安全与和平产生了深远影响。

16．曼哈顿工程

海森堡等德国核计划专家被英国扣押在农园堂庄园的经历。尽管生活条件不错，但他们受到监视，无法自由行动。通过窃听和录音，英国人试图了解他们关于核计划的更多信息。对于海森堡是否真心帮助希特勒制造原子弹，存在争议。海森堡声称由于德国缺乏资金和技术问题导致原子弹计划失败。然而，后来的证据显示，海森堡在计算核材料临界质量时犯了一个低级错误，大大高估了所需纯铀235的质量。这个错误影响了德国核武器的研发方向，使他们错过了与美国竞争的机会。最终，当美国投下原子弹后，海森堡意识到自己的计算失误，为时已晚。



17．海森堡算错

原子弹之父奥本海默在战后的经历。尽管他因原子弹工程获得无数荣誉，但随着美国国内对共产主义的恐慌加剧，奥本海默被联邦调查局盯上，并在非美活动委员会面前受到不公正的审讯。他的朋友爱德华·泰勒在证词中对他产生了质疑，这一行为让科学界对泰勒产生反感。奥本海默被迫接受忠诚度调查，最终失去接触机密材料的资格。科学家们团结在他身边，而泰勒的行为被视作背叛。文章还提到了其他物理学家如费米、爱因斯坦和狄拉克的生活和贡献。



18．原子弹之父奥本海默

汤川秀树和朝永振一郎是量子电动力学领域的杰出科学家。汤川秀树提出了核子间相互作用的介子理论，并成功预测了介子的质量，这一成就使他荣获诺贝尔物理学奖。另一方面，朝永振一郎在该领域也做出了重要贡献，尽管他的工作与费曼的路径积分方法在表面上有所不同，但最终证明两者在本质上是相同的。

汤川秀树的介子理论为理解基本粒子间的相互作用提供了新视角。他通过创新性地引入介子作为传递核力的媒介，解释了质子和中子等核子如何结合形成原子核。这一理论不仅丰富了量子力学的内容，还对核物理的发展产生了深远影响。

朝永振一郎则以他在量子电动力学中的工作而闻名。他的研究深入到粒子相互作用的量子级描述，尤其是在计算复杂过程时所采用的方法上。尽管费曼提出的路径积分方法在当时显得新颖且富有创意，但经过仔细分析和比较后，人们发现它与朝永振一郎等人的理论本质上是相吻合的。这种理论上的统一性进一步巩固了量子电动力学作为描述亚原子粒子相互作用的标准模型的地位。

两位科学家的工作都体现了科学探索中的创新精神和严谨态度。他们通过不懈的努力，不仅推动了物理学的发展，也为后来的研究者提供了宝贵的理论基础。他们的贡献不仅在学术界受到高度评价，也对科技的进步和社会的发展产生了实际影响。

19．量子电动力学三杰

物理学家杨振宁在大学期间的实验经历并不顺利，但在理论物理方面展现出了过人的才华。1949年，他与李政道合作提出了杨-米尔斯规范场论，为现代理论物理奠定了基石。尽管该理论未能直接解决强相互作用问题，但它构建了一个非阿贝尔规范场的模型，成为后续粒子物理学理论的基础。他们还揭示了弱相互作用中的宇称不守恒现象，这一发现挑战了当时的科学共识，并因此荣获诺贝尔奖。

苏联物理学界的杰出人物朗道，在液氦超流和凝聚态物理领域做出了重大贡献。由于他在教育上的严格标准，培养出了多位优秀的科学家。然而，与其他著名物理学家相比，朗道门下的诺奖得主数量较少。20世纪70年代，鉴于朗道在科研领域的卓越成就，物理学奖委员会决定提前授予他诺贝尔奖。尽管他的教学方式可能限制了部分学生的潜力发挥，但无可否认的是，朗道对凝聚态物理学的发展产生了深远影响。

两位物理学家的生涯形成了鲜明对比。杨振宁在理论上的突破和与李政道的合作，使他在年轻时就获得了极高的荣誉。而朗道，则以其在教育领域的严格要求和在液氦超流等领域的开创性工作，赢得了迟来的认可。他们的故事不仅展示了科学探索的不同路径，也引发了对天才成长与教育方法之间关系的深入思考。

20．不平衡的宇宙

1964年是量子力学领域具有里程碑意义的一年，这一年发生了两件重要事件。首先，物理学家盖尔曼和茨威格独立提出了夸克模型，这一理论解决了基本粒子种类繁多的问题，并指出强子由不同类型的夸克构成。盖尔曼的天才发现受到了广泛的赞誉。

同年，工程师约翰·贝尔在对量子物理进行深入研究时，发现了冯·诺依曼证明中的错误。基于这些发现，他推导出了一个不等式，即后来著名的贝尔不等式，这个不等式被用来检验是否存在隐变量理论。尽管这些成就当时并未引起广泛的关注，但它们为量子力学的后续发展奠定了坚实的基础。

克劳瑟，出身于物理学世家，对量子力学的深入理解使他对贝尔不等式产生了浓厚的兴趣。他致力于通过实验验证这一理论。然而，爱因斯坦的局域现实主义观点与量子力学的预测相冲突，这使得克劳瑟的工作更具挑战性。尽管如此，他并未放弃，而是继续努力寻找实验证据。

阿斯派克特是另一位对贝尔不等式进行深入研究的物理学家。他通过改进实验技术，如使用双通道提高光子利用率和实施延迟决定实验，进一步证实了量子力学的预测。他的实验结果不仅违反了贝尔不等式，还对爱因斯坦的局域现实主义理论构成了挑战。

尽管阿斯派克特的实验结果在科学界引起了广泛的讨论，一些人仍然支持隐变量理论，但量子力学的完备性得到了更广泛的认可。这些实验的结果表明，量子世界的行为与我们日常经验中的物理现象有着本质的不同，它遵循着一套更为复杂的规则。

总的来说，1964年发生的这两件事件对量子力学的发展产生了深远的影响。夸克模型的提出丰富了我们对物质构成的理解，而贝尔不等式的验证则揭示了量子世界的非局域性，这不仅挑战了传统的物理观念，也为量子信息科学和量子计算等领域开辟了新的道路。尽管仍存在争议，但量子力学的理论框架在现代物理学中占据了核心地位。

21．隐变量出局

20世纪60至70年代，科学家们揭示了质子和中子的内部结构，这是通过电子散射实验以及费曼的“部分子”模型实现的。这些发现证实了夸克理论的有效性，尽管夸克本身无法直接探测。丁肇中的工作在这一领域起到了关键作用，他的实验测量了电子半径，对量子电动力学的发展产生了深远影响，并挑战了经典物理学的观点。他也是发现J/ψ粒子团队的一员，这一发现推动了粒子物理学的进步，并为他赢得了诺贝尔物理学奖。

丁肇中在欧洲核子研究组织L3项目中的工作同样引人注目。他领导科技人员研制探测器，解决原材料问题，并处理实验结果。尽管面临资金困难和NASA转移项目兴趣的压力，他坚持科学立场，最终赢得国会支持继续暗物质寻找计划。他的专业态度和成就赢得了国际社会的高度评价。

1979年诺贝尔物理学奖得主格拉肖、萨拉姆和威滕在物理学领域做出了重大贡献。他们分别在量子电动力学的发展、粒子理论的革新以及超弦理论的推动上展现了卓越才华。尽管超弦理论尚未得到实验验证，它作为潜在的万有理论仍然吸引着众多物理学家。

物理学的进步常常超越实际应用，基础理论与技术发展之间的差距成为物理学家思考的问题。他们期待理论得到证实，同时也希望在探索未知世界的过程中发现新的研究线索，以保持科学探索的活力和魅力。这些科学家们的成就不仅丰富了人类对宇宙的理解，也激励着新一代科研人员继续追寻知识的边界。

无中生有的世界：量子力学传奇