20 世纪是物理学的世纪，物理学在20 世纪取得了突破性的进展, 改变了世界以及世界和人们对世界的认识。《20世纪物理学》是由英国物理学会、美国物理学会组织发起, 由各个领域的知名学者（有很多是相关领域的奠基者、诺贝尔奖获得者）执笔撰写，系统总结20 世纪物理学进展的宏篇巨著，其内容涵盖了物理学各个分支学科和相关的应用领域。全书共分3卷27章，最后一章为3位物理学大家对20世纪物理学的综合思考和对新世纪物理学的展望，本文即为其一。

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　　撰文菲利普·安德森（Philip Warren Anderson，1977年诺贝尔物理学奖得主）

　　翻译曹则贤（中国科学院物理研究所研究员）

　　导言

　　为这个世纪的物理学撰写一篇哲学意义上的概述是一项相当骇人的任务。可以说，这个世纪科学与技术的历史极大地影响和决定了世界的常规历史以至于不能够从其中剥离出来。物理学派生的影响[1]通过以物理为基础的通讯和武备领域的革命决定了本世纪主要战争的结局并主导了战后半个世纪的政治。下一世纪的政治会幸运地专注于科学主导的问题，即人口、能源和全球生态等问题。基于新科学的技术，包括绿色革命、避孕药、对多种疾病日渐增强的控制、电子工业、航空航天、以及计算机的诸多应用，主导了世界的经济和社会形态（关于这一点一个不可多得的参考文献是Pico Ayer的“加德满都的视频时代”）。我也感知到一些科学发现，如分形、混沌、神经网络之类的复杂适应系统等，正为我们准备着一场思维方式革命的种子。撇开这些物理学宽泛的语境不论，我将把目光向内主要集中在检视一下物理学是如何发展和变迁的，看一看世界环境是如何影响物理学与物理学家的，但不讨论我们是如何影响世界的这一非常重要的反馈环节。

　　即便如此，如何规划我之讨论的结构也让我面临很多选择：是聚焦在如相对论、原子及原子核的结构、量子力学、标准模型、对称性破缺、混沌、大爆炸这样的重大理论发现，还是聚焦在如雷达与真空管、炸弹与裂变、宏观相干性与激光、能带理论与半导体器件、（X射线及中子的）衍射、射电天文学、超导量子干涉器件、干涉仪、核磁共振与磁共振成像、原子显微学、计算机模拟与计算机辅助实验这样的重大技术。另一个关注的焦点是社会历史意义上的：这些发展是如何、何时、经由哪些人、源自怎样的脉络才得以冒出来的。后文我将回来详细探讨各个结构单元，但首先我想先谈谈贯穿本世纪物理学的两个相关论题。

　　安德森

　　飞离“常识”

　　第一个论题是我们的自然观的完全逆转，比我们意料到的要更加普遍的逆转。麦克斯韦，一个十九世纪物理学家的典范，在讨论自己为电磁辐射写下的方程时，是相当严肃地把讨论建立在某种“以太”里出现的、能携带电磁波的物理实体的基础上的。在其奇迹年即1905年，爱因斯坦发现了以太的物理非现实性，但仍然使用非常实在的、经典的“米尺”和“时钟”和“观察者”这样的词汇表述他的狭义相对论。在晚年，爱因斯坦在某种意义上信仰直接感知之世界的真实性和首要性，信仰如他，阿尔伯特·爱因斯坦，所见到的那样的空间和时间。我将表明，一个物理学“进步的世纪”（1932年芝加哥世界博览会的铭文）的结果是，如果一个理论物理学家在1990年代还有此等认识，那他完全可以不必把自己太当回事。

　　一次又一次地，以许多种且是相当完全结构化了的方式，我们被引导到如下结论：“我们所见的”不是那里存在的真实。我认为，历史上此一革命开始于卢瑟福关于有核原子的发现。固体被发现不是均匀地携带其质量，而是大部分中空的。这不久就为X射线衍射所证实。但是我们关于世界之认知的伟大扭曲是由量子力学引起的——对大多数物理学家来说这仍是一个精神上需要治愈的错位。第一个麻烦是人所周知且得到广泛讨论的测量理论以及不确定性原理[2]。但是，尽管不是那么明显，同样重要的是认识到真空是有性质的：如1940年代后期实验——在一场至今还劳烦着我们的关于自然的平静的思维革命中进行的——所验证的那样，它充满涨落，能够为从其中通过的粒子所感受到。这，也许跟测量理论一样，让爱因斯坦在哲学上茫然不知所措：有性质的真空如何是相对论不变的？凝聚态物理学家，那时叫“干固体的”，接受了有性质的真空此一思想并另行用之。利用朗道的“元激发”概念以及海森堡和Peierls“空穴”概念，固体物质获得了真空的面目：激发态如同基本粒子那样传播，除了它们自身之间的相互作用以外没有其它的相互作用。我们处理晶格的量子理论时，把晶格本身当作是某种真空。不久，南部，而后又有Goldstone、Ward、萨拉姆和温伯格，反用此思想，发明了“破缺对称性”的场论版，即也许存在不仅包含涨落而且可能还包含实在的物理量（这种场合下是一量子场）有限平均值这样的真空。这留给物理真空的场论一个与关于真实真空背后的真实理论完全不同的对称性。但在我们能够构造出关于基本粒子和相互作用的成功的“标准模型”之前，一个反直觉的步骤仍然是必要的。这即是量子色动力学非阿贝尔规范的引入，j2直播，而这又一次使得强相互作用背后的物理同直接的测量完全不同了。当然，从这些巧妙的步骤可得到极大的简单性和一般性，因为只有一种方程，方程里相互作用和对称性都是等价的。标准模型的基本前提是所有的相互作用都遵循规范原理。不清楚我们在二十一世纪走向更高能量时是否还会找到物理概念结构的更大变动。已经有一种严肃的提议了，认为真实的理论不是关于粒子的，而是关于弦的，且没有清晰的统计。

　　演生[3]作为上帝原理[4]