在這里你將找到理解量子理論所需要的一切知識。
本書簡介：
量子理論到底是什么?在這里你將會找到理解這個理論所需要的一切知識，不管你是否曾經(jīng)讀過關(guān)于這個主題的文章。你將讀到這樣一些看起來是自相矛盾的現(xiàn)象：例如光子(光的粒子)可以在同一時刻位于兩個位置，原子能夠同時通過兩條路徑，對于一個以光速運動的粒子來說時間是靜止的，等等。同時你還會發(fā)現(xiàn)量子理論是可能實現(xiàn)星際傳送的理論依據(jù)。
量子世界的所有奇異性都可以通過考察那只原始貓的兩個孿生后代的歷險過程來獲得最清楚的理解。在重新考慮光的本質(zhì)問題之后(這個問題在量子論和相對論中都是一個關(guān)鍵問題),一些新的思想便出現(xiàn)了。這些思想能夠解釋真實性的本質(zhì)和解決所有的量子之謎。
你準備好了嗎?
名人推薦：既有思想深度，路數(shù)又非常清晰。是非常難得的高級科普讀物。完全讀懂這兩本書是不容易的，但卻非常值得一讀。
——中國科學(xué)院自然科學(xué)史研究所方在慶
只要你有一點點耐心，你一定可以看懂。這兩本書寫得的確很好，是目前有關(guān)這一內(nèi)容寫得最好的書。我可以保證這一點。
——華中科大物理系教授楊建鄴
目錄：
前言/1
序章問題/1
光的奇異性電子干涉標準觀點深水盒子中的貓真實性的另一面薛定諤貓的兒女
第一章古代光學(xué)/35
第一個現(xiàn)代科學(xué)家從伍爾西索普到劍橋再到伍爾西索普在牛頓的遮蔽下牛頓的世界觀揚的觀點菲涅耳、泊松及亮斑書籍裝訂商的學(xué)徒法拉第的場神秘的顏色驚人的麥克斯韋方程組
第二章現(xiàn)代/73
以太之死走向狹義相對論愛因斯坦的洞見超光速與時間倒退進入光子世界教愛因斯坦計算光子的人有關(guān)光子與物質(zhì)的新理論量子電動力學(xué)的勝利未來的光學(xué)
第三章奇異而真實/117
看到不可能的光深入探索光子行為兼顧雙方無中生有“趕緊發(fā)送我，斯科特”量子密碼術(shù)深入光子內(nèi)部觀察量子奇妙的電子回路什么時候是光子?
前言/1
序章問題/1
光的奇異性電子干涉標準觀點深水盒子中的貓真實性的另一面薛定諤貓的兒女
第一章古代光學(xué)/35
第一個現(xiàn)代科學(xué)家從伍爾西索普到劍橋再到伍爾西索普在牛頓的遮蔽下牛頓的世界觀揚的觀點菲涅耳、泊松及亮斑書籍裝訂商的學(xué)徒法拉第的場神秘的顏色驚人的麥克斯韋方程組
第二章現(xiàn)代/73
以太之死走向狹義相對論愛因斯坦的洞見超光速與時間倒退進入光子世界教愛因斯坦計算光子的人有關(guān)光子與物質(zhì)的新理論量子電動力學(xué)的勝利未來的光學(xué)
第三章奇異而真實/117
看到不可能的光深入探索光子行為兼顧雙方無中生有“趕緊發(fā)送我，斯科特”量子密碼術(shù)深入光子內(nèi)部觀察量子奇妙的電子回路什么時候是光子?
第四章絕望中的補救/155
哥本哈根解釋的垮臺我想，因此馮諾依曼的愚蠢的錯誤不可分割的整體宇宙的擴散量子主題的多元性絕望中的忠告相對性的一個方面一個與時間有關(guān)的實驗
第五章思考之思考/201
構(gòu)造夸克認識愛因斯坦描述不可描述的了解現(xiàn)實世界進駐量子實在的整體進路
結(jié)語解決方案：我們這一時代的秘密/243
充分利用質(zhì)量把萬有引力串起來復(fù)雜性的簡單方面與宇宙握手拿出時間去制造時間
參考書目/269
前言盒子中的貓
哥本哈根解釋中最為奇怪的事情之一就是有意識的觀察者在決定微觀世界中發(fā)生了什么時的地位，這個問題在盒子中貓的實驗中表現(xiàn)得最為清楚。這種情形的最簡單例子就是假想一個盒子中只包含有一個電子。如果沒有人往盒子里面看，那么根據(jù)哥本哈根解釋，在盒子中的任何一處找到電子的機會是均等的——伴隨著電子的概率波均勻地分布在盒子中�，F(xiàn)在假設(shè)仍然沒有人觀察盒子，一塊隔板自動落在盒子中間，將原來的盒子分隔成相等的兩半。常識告訴我們，電子必定位于盒子的這邊或那邊。但是哥本哈根解釋告訴我們，概率波仍然均勻分布在兩個半盒子中。這意味著在盒子的任何一邊找到電子的概率是相等的。只有當(dāng)有人往盒子中看，并注意到電子位于盒子的一邊時，波函數(shù)才發(fā)生坍塌，電子才變成“真實的”。同時盒子另一半中的概率波消失。如果你將盒子重新關(guān)閉起來，停止對電子的觀察，這對概率波馬上傳播開去填滿電子所在的那半個盒子，而不會傳播回電子曾經(jīng)所處的盒子的那一半中去。（至少不是等概率的。將有非常小的概率使電子位于盒子的另一半，或在整個盒子的外面。但是在本實驗中那種概率可以忽略不計。）
物理學(xué)家鮑爾戴維斯簡明地概述了這種情況：在觀察之前，有兩個模糊不清的電子“幽靈”分別位于兩個隔離室之中，等待一個觀察者使得其中的一個變成“真實的”電子盒子中的貓
哥本哈根解釋中最為奇怪的事情之一就是有意識的觀察者在決定微觀世界中發(fā)生了什么時的地位，這個問題在盒子中貓的實驗中表現(xiàn)得最為清楚。這種情形的最簡單例子就是假想一個盒子中只包含有一個電子。如果沒有人往盒子里面看，那么根據(jù)哥本哈根解釋，在盒子中的任何一處找到電子的機會是均等的——伴隨著電子的概率波均勻地分布在盒子中�，F(xiàn)在假設(shè)仍然沒有人觀察盒子，一塊隔板自動落在盒子中間，將原來的盒子分隔成相等的兩半。常識告訴我們，電子必定位于盒子的這邊或那邊。但是哥本哈根解釋告訴我們，概率波仍然均勻分布在兩個半盒子中。這意味著在盒子的任何一邊找到電子的概率是相等的。只有當(dāng)有人往盒子中看，并注意到電子位于盒子的一邊時，波函數(shù)才發(fā)生坍塌，電子才變成“真實的”。同時盒子另一半中的概率波消失。如果你將盒子重新關(guān)閉起來，停止對電子的觀察，這對概率波馬上傳播開去填滿電子所在的那半個盒子，而不會傳播回電子曾經(jīng)所處的盒子的那一半中去。（至少不是等概率的。將有非常小的概率使電子位于盒子的另一半，或在整個盒子的外面。但是在本實驗中那種概率可以忽略不計。）
物理學(xué)家鮑爾戴維斯簡明地概述了這種情況：在觀察之前，有兩個模糊不清的電子“幽靈”分別位于兩個隔離室之中，等待一個觀察者使得其中的一個變成“真實的”電子，同時導(dǎo)致另一個徹底地消失。（參見《原子中的幽靈》，第22頁。）在這里“同時”一詞也是非常重要的。它給出了非局域性在起作用的另一個例子。但是，在我進一步討論它的含義之前，我想解釋一下，即薛定諤是如何演示下述論斷——觀察者使得位于盒子的這一半或另一半的電子成為真實的——的荒謬性的。
薛定諤的迷惑最初于1935年以印刷品的形式出現(xiàn)。這個迷惑需要建立一個量子環(huán)境，其中有兩種結(jié)果出現(xiàn)的概率是均等的。當(dāng)進行這個實驗時，它在原始的例子中使用了放射性衰減技術(shù)，因為放射源也符合概率規(guī)則。依據(jù)位于分隔后的盒子中的電子的問題，我們很容易想象這個實驗。薛定諤本人也參考了在一個鋼做的隔離室中進行的實驗。這個實驗用量子力學(xué)的術(shù)語來描述，那就是盒子中貓的問題(盒子中還有其他東西)。我希望在更一般的意義上解釋術(shù)語“隔離室”。它能給貓?zhí)峁┮粋�空間，使貓在其中自由自在地生活。但這些絲毫不影響薛定諤論斷中的要點。設(shè)想一下我剛才描述的整個系統(tǒng)——一個分隔成兩半的盒子、一個電子和一塊自動滑移的擋板——放置在一間沒有窗戶的、封閉的屋子里面的一張桌子上。擋板已經(jīng)自動滑移，將盒子等分成兩半。電子在任何一邊出現(xiàn)的概率相等。在盒子外面有一個電子檢測器，這個檢測器連接到一個設(shè)備上。如果檢測器檢測到一個電子的話，這個設(shè)備將向屋子內(nèi)釋放毒氣。在屋子的一個角落里有一只貓，在安靜地享受它自己的生活。薛定諤將這個設(shè)備描述為“惡魔設(shè)備”，不過請記著，這僅僅是一個思想實驗，并沒有一只真正的貓曾遭受過我正要描述的侮辱。
薛定諤讓我們想象一下，如果恰好是裝有電子的盒子的那一邊自行打開，允許電子跑出來，那將會發(fā)生什么事情?現(xiàn)在仍然沒有人去觀察在這間鎖住的屋子里面到底發(fā)生了什么。根據(jù)哥本哈根解釋，仍有50%的概率讓電子位于仍然封閉著的盒子的那一邊。但是現(xiàn)在也有50%的概率讓電子跑到屋子里面。既然這是一個思想實驗，我們就可以設(shè)想檢測器非常敏感，以至于它可以精確地檢測到跑到屋子中任何一個角落的電子。如果電子已經(jīng)從盒子中跑了出來，那就應(yīng)該被機器檢測到，從而就將觸發(fā)設(shè)備釋放毒氣，將貓殺死。
即使沒有人去觀察，你也可能會想象出事情的結(jié)果：要么電子從盒子中跑了出來，要么沒有跑出來。如果電子已經(jīng)從盒子中跑了出來，那么，當(dāng)它被檢測器“注意”到時，其波函數(shù)將會發(fā)生坍塌，從而貓就倒霉了。但是玻爾說：常識告訴我們的是這個觀點錯了。
量子理論的標準解釋告訴我們，因為電子檢測器自身也是由量子世界的微觀單元(原子、分子等等)構(gòu)成的，在這個水平上與電子發(fā)生相互作用，檢測器也要遵從量子規(guī)則，包括概率規(guī)則。根據(jù)這個圖像，只有當(dāng)有人打開門往屋子里面看時，整個系統(tǒng)的波函數(shù)才會發(fā)生坍塌(這個人最好帶上防毒面具，如果他還想保證自己處于清醒狀態(tài)的話)。在那個時刻，也只有在那個時刻，電子才“決定”自己是在盒子里面還是外面，檢測器才“決定”自己是否檢測到了電子，貓才“決定”自己是死是活。哥本哈根解釋將在有人往屋子里面看之前的狀態(tài)稱為“疊加態(tài)”——或者用薛定諤的話說：“活貓和死貓混合在一起，或者是以相等的份兒摻和在一起�！保▍⒁姟读孔永碚摵蜏y量》，第157頁。）
你可以想象屋子里面有一只貓，在同一刻它既是死的又是活的，或者它既不是死的，又不是活的，暫停在地獄的邊緣，隨你怎么看。但是根據(jù)哥本哈根解釋，你卻不能想象為在有人觀察之前，屋子里面有一只死貓，或者僅僅是一只活貓。
這個論斷的所有用意就在于突出哥本哈根解釋的悖論性，所以如果你能夠在其中找到漏洞也不足以為怪。一個明顯的迷惑就是你如何定義一個“有意識的”觀察者。貓自身是否足以知道它自己是否已經(jīng)吸入了毒氣，已經(jīng)死了呢?難道貓對于屋子中所發(fā)生事情的反應(yīng)與一個作為觀察者的人往屋子里面看有什么不同嗎?你將在什么地方劃分界線呢?從人的標度往下看，一直到量子世界。請問，一只螞蟻可以使波函數(shù)發(fā)生坍塌嗎?一個細菌呢?
換一個角度來看這個迷惑，即從量子世界往上看。因為電子設(shè)備是由量子實體例如原子和分子等構(gòu)成的，所以我們有充足的理由說檢測器不能使波函數(shù)發(fā)生坍塌。但是人(或貓)也是由原子和分子來構(gòu)成的。如果檢測器不能使波函數(shù)發(fā)生坍塌，那么為什么我們能呢?在這種意義上，生命對于有意識的觀察者來說是必要的嗎?當(dāng)一個非常復(fù)雜的計算機往屋子里面看時能使波函數(shù)發(fā)生坍塌嗎?
離開原始的電子，再往前走一步，如果一個人進入屋子去看貓是否被毒死了，這時這個人便是屋子里面唯一的一個人，那么這時的情況又會怎么樣呢?嚴格的哥本哈根解釋說，疊加態(tài)(薛定諤的涂片)包圍著這個觀察者。直到屋子外面的其他人來觀看實驗結(jié)果(或者打電話進來詢問情況怎么樣)時為止。在有人觀察之前，不僅是貓，作為觀察者的人也是處于地獄的邊緣。那么又是誰來觀察屋子之外的這個人，從而使其波函數(shù)發(fā)生坍塌呢?難道這整個的過程可以這么一直倒退著進行下去嗎?
關(guān)鍵的問題是：在量子概率性和我們所認為的真實性之間的分界線在何處?一個系統(tǒng)在成為“真實的”、能夠使波函數(shù)發(fā)生坍塌之前應(yīng)該包含多少個分子?為了使系統(tǒng)完成這個功能，這些分子必須如何排布?
這就是那種目前還在使哲學(xué)家和量子力學(xué)家蒙受壓力的迷惑。他們都知道量子力學(xué)是實用的;同時他們都想知道它為什么是實用的，都想為沒有人觀察時封閉屋子里所發(fā)生的事情構(gòu)造一個可理解的圖像。盒子中的貓這個簡單實驗帶來這樣大的迷惑，但量子迷惑不止這些。在我講的量子力學(xué)的意義之前，我想借助于薛定諤的貓的兒女來揭示更深層次的神秘性。
第一章 古代光學(xué)
牛頓的世界觀
牛頓顏色理論的重要性不僅在于他是對的，而且在于他得到結(jié)論的方法。在牛頓之前，哲學(xué)家主要是通過思辨來發(fā)展自己的世界觀。例如笛卡兒雖然考慮了光傳播的可能方式，但他并沒有做實驗來驗證他的觀點。當(dāng)然，牛頓也并非第一個實驗家，伽利略便在他對球從斜面上滾下來的運動方式的研究和單擺的工作中開創(chuàng)了實驗的先河。但牛頓首先明確表述了科學(xué)方法的基礎(chǔ)，即思想(假定)、觀測和實驗相結(jié)合的方法�，F(xiàn)代科學(xué)正是建立在這一基礎(chǔ)之上。
牛頓的顏色理論，產(chǎn)生于他不得不離開劍橋回家休假的這段時間里所做的一系列實驗。到1665年，一束陽光經(jīng)過一個三角透鏡后會變成一條像彩虹一樣的光譜的現(xiàn)象已被普遍認識。對這一現(xiàn)象的標準解釋基于亞里士多德的觀點，即白光代表純凈的，沒有雜質(zhì)的形式，經(jīng)過玻璃則導(dǎo)致這種形式發(fā)生混亂。當(dāng)光進入棱鏡時，它會發(fā)生彎曲，然后沿一條直線到達三角形的另一邊，在那里它再次彎曲后進入空氣。同時光會發(fā)生擴散，從一個白色的光點變成一條彩色的線，沿三角形頂點向下，上面的光折曲最小，在玻璃中經(jīng)過較短的距離出射成為紅光。在下面三角形的邊要寬一些，光進入棱鏡時要折曲的多一些，在玻璃中經(jīng)過較長的距離到達另一邊進入空氣而變成紫色。在兩者之間存在著彩虹中所有的顏色——紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。在一個黑暗的房子里，讓光通過窗簾上的一個小孔射進來，把一個棱鏡擋在光束前面，對著窗戶的墻上就會出現(xiàn)彩色的光譜。
亞里士多德認為，在玻璃中傳播距離最短的白光變化最小，成為紅光，而傳播距離稍長則變化稍大，是黃色，然后以此類推直到紫色。
實際上牛頓用自制的棱鏡和透鏡對這些觀點進行了驗證，通過改變透鏡的形狀，力圖減小顏色的變化。他第一個區(qū)分了光譜中不同顏色的光，并命名了7種顏色(他有意選擇了7種顏色，因為7是一個帶有某種神秘意義的素數(shù)，如果你發(fā)現(xiàn)在彩虹中在藍色和紫色之間難以區(qū)分單獨的靛色，你絕對不屬于少數(shù)了)。
但是牛頓這次進行的最重要的一個實驗只不過是在第一個棱鏡后面放了第二個棱鏡，只不過放的方式不同，第一個棱鏡尖朝上放，將一束光譜展開成彩色的光譜，第二個棱鏡尖朝下放，將展開的彩色光譜變回了一束白光。雖然光經(jīng)過了更厚的玻璃，但它并沒有變得更混亂，而是回到了原來的純凈狀態(tài)。
牛頓認為，這說明白光一點也不“純凈”，而是由彩虹中所有顏色的光混合成的，不同顏色的光在折射時彎曲程度不同，但是在原來的白光中包含所有顏色的光。這是一個革命性的觀點，因為它不僅推翻了亞里士多德哲學(xué)的一項基礎(chǔ)，而且還是建立在可信的實驗基礎(chǔ)之上。但牛頓并不急于向世界宣布他的發(fā)現(xiàn)，他在1665年所獲得的對光本性的認識使他致力于一種新型望遠鏡的研究。
用大透鏡做成的望遠鏡(折射望遠鏡)存在一個問題，因為透鏡同樣會把白光分解成有色的光譜。這樣所觀察的物體的圖像上會產(chǎn)生彩色條紋，使圖像模糊不清，使我們在觀察星星時非常不便，這種現(xiàn)象稱之為“色散”。牛頓發(fā)現(xiàn)要做出一個沒有色散的透鏡系統(tǒng)很困難(但并非不可能，如所謂的消色差透鏡系統(tǒng)，是利用兩片或多片折射性質(zhì)不同的玻璃來制作望遠鏡，它不會產(chǎn)生色散)，因此，牛頓設(shè)計并制作了用曲面鏡而不是大透鏡的望遠鏡——反射望遠鏡。
牛頓的反射器想法很簡單，用望遠鏡后部的一片大曲面鏡把光反射到一個斜度45角放置的平面鏡上，使光改變方向穿過鏡壁上的一個小孔射出來，觀察者可以通過這個小孔來觀察，而不必擔(dān)心頭部會擋住星光。這個想法十分卓越，因為它非常簡單，但用現(xiàn)有的材料制作一面精確的鏡子是一項實驗工作，作為一個專業(yè)的工匠，牛頓自己動手完成了鏡子。最后他做成了一臺長約20厘米(6英寸)的儀器，這臺儀器產(chǎn)生的圖像比用四倍長的反射器產(chǎn)生的圖像大九倍，而且沒有色散。
這時，瘟疫已經(jīng)漸漸過去，大學(xué)重新開學(xué)，牛頓回到了劍橋。他在1667年當(dāng)選為三一學(xué)院的研究員。同年，英國和荷蘭爆發(fā)了戰(zhàn)爭，荷蘭艦隊在泰晤士成功地襲擊了英國人，劍橋也聽到了槍炮聲，大家都知道是怎么回事;牛頓斷言荷蘭取得了勝利(事實果然如此)，這給他的同事留下了深刻的印象。他的理由是，槍炮聲越來越大，這說明戰(zhàn)場越來越近，英軍正在撤退。
到1669年，由于他在數(shù)學(xué)上的工作，牛頓的聲望漸漸超出了劍橋的范圍。同年，第一位盧卡斯數(shù)學(xué)教授，艾薩克巴羅(于1663年任職)退休，實際上是為了牛頓。巴羅雖然是一位有成就的數(shù)學(xué)家，但他卻有另外的雄心。他很快成了國王的第一牧師，然后是三一學(xué)院院長。他對亨利盧卡斯——是他設(shè)立的盧卡斯教職——的遺囑執(zhí)行人有足夠的影響，使得他的繼任者也是一個三一學(xué)院人，并作為一個知名的數(shù)學(xué)家開始留下足跡。
這項任命保證了牛頓在劍橋的地位，但同時要求他作定期演講。他第一期演講的題目并不是數(shù)學(xué)而是光學(xué)和顏色理論，其中特別提到了透鏡的色散問題。同時他自豪地向劍橋及周圍的同事展示了他的新望遠鏡。實際上，現(xiàn)存的牛頓最早的信(寫給一個不知名者)寫于1669年，主要內(nèi)容就是描述望遠鏡。
1671年底，皇家學(xué)會(1662年正式建立，實際上已于1645年非正式成立)得知了這項非凡儀器的消息�；始覍W(xué)會秘書，亨利奧登堡要求看一下這臺望遠鏡，巴羅代替牛頓把它交給了在倫敦的學(xué)會。1672年1月奧登堡給牛頓寫了一封過分恭維的信，表達了學(xué)會對他這項發(fā)明的贊美，并告訴他，關(guān)于望遠鏡的消息已經(jīng)通知了當(dāng)時在巴黎的惠更斯。作為新式望遠鏡的發(fā)明者，牛頓逐漸開始享譽歐洲大陸。由于這項發(fā)明，他于1672年1月11日當(dāng)選為皇家學(xué)會會員，并于數(shù)周后發(fā)表了他的第一篇物理學(xué)論文，形式上是給奧登堡的一封信，信中牛頓闡述了他的顏色理論。這篇論文于1672年2月19日發(fā)表在學(xué)會的“哲學(xué)會刊”上，并導(dǎo)致了牛頓第一次著名的學(xué)術(shù)爭論。
羅伯特胡克，生于1635年，死于1703年，當(dāng)時是皇家學(xué)會的實驗館館長。他在科學(xué)上已經(jīng)久負盛名，并對光和顏色有自己的觀點(他自己的光波動論發(fā)表于1665年，但沒有惠更斯完善)，他總希望自己的任何工作都能搶到優(yōu)先權(quán)。在一封給牛頓的回信中以居高臨下的措辭，他首先否定了光是由微粒構(gòu)成的概念，并認為牛頓的顏色理論與粒子假設(shè)無關(guān)，并不值得如此夸贊，胡克用詞尖刻，暗指牛頓理論中原創(chuàng)的東西是錯的，而對的東西不是原創(chuàng)的。
爭論的結(jié)果有兩個：第一，它使牛頓從學(xué)術(shù)界躲避出來，把自己關(guān)在劍橋，很長時間里拒絕發(fā)表更多的東西(他把自己完善的光學(xué)理論留在手中，直到胡克死后，確信不會發(fā)生問題時才全部發(fā)表);第二是牛頓的那句名言——“如果我看得更遠，那是因為我站在巨人的肩上”，尖刻地諷刺了胡克矮小的個子，同時暗指胡克才智不佳。（此句話與牛頓引力論無關(guān)，而是出自1675年他寫給胡克的一封信，距他的《原理》一書發(fā)表有12年。關(guān)于牛頓與胡克爭論的詳情，參見格里賓的《尋找時間的邊緣》第一章。）
另一項批評則使牛頓提出了對自己工作方法的認識——什么是科學(xué)的方法。法國天主教耶穌會教士讓加斯東帕拉第斯從巴黎給牛頓寫了一封信，質(zhì)疑了牛頓理論中幾點牛頓認為恰當(dāng)?shù)姆椒āＥｎD并沒有把帕拉第斯當(dāng)成傻瓜對待，而是回信詳述了自己的觀點，他寫道：
“哲學(xué)最好和最安全的方法似乎應(yīng)該是，首先努力探索事物的性質(zhì)，然后用實驗來驗證這些性質(zhì)，接著逐漸提出假設(shè)來解釋這些性質(zhì)。假設(shè)只能被用來解釋事物的性質(zhì)，而不是決定它們，它只是實驗的奴仆。”（引自維斯弗《永不停息》，242頁。）
這就是科學(xué)之全部。無論你的理論多么完美，如果它與實驗不符，那它就不是正確的。例如，牛頓的光的理論(可能應(yīng)稱之為“假設(shè)”，當(dāng)胡克用這個詞來定性牛頓的思想時，牛頓很不高興)，它將折射歸因于光從一種媒質(zhì)進入另一種媒質(zhì)時的速度變化，但與惠更斯的理論不同，微粒說要求光在稠密的媒質(zhì)中運動得更快。這就有了一種很明確的方法來區(qū)分這兩種思想;如果牛頓在有生之年能看到實驗顯示光在稠密的媒質(zhì)中運動的更慢時，他肯定會接受光是以波的形式傳播的觀點。
牛頓不僅建立了考察世界的科學(xué)方法，他(和惠更斯等同時代的人一起)還提出了第一個客觀世界的模型，它表明宇宙遵守確定的規(guī)律(或定律)，不同的現(xiàn)象，大到行星繞太陽的運動，小至光束的彎曲，都可以用這些規(guī)律來解釋，而不必借助于反復(fù)無常的神的一時興致。
17世紀的巨匠留給我們的圖景常被十分準確的稱為“時鐘宇宙”，遵從永世不變的定律。但這里的時鐘并不是現(xiàn)在的鐘或手表的樣子，一秒一秒地走過，實際上我們應(yīng)該想象一下17世紀教堂里的那種大鐘，按照惠更斯的設(shè)計，由一個巨大的鐘擺驅(qū)動，包括很多連在一起的大小齒輪，不僅驅(qū)動了時間嘀嗒的流逝，同時還驅(qū)動了一個復(fù)雜的系統(tǒng)，能讓舞臺上的圣人像跳舞，能撞擊鈴鐺，在特定的時間產(chǎn)生特定的運動。17世紀的科學(xué)認為，與此類似的鐘表系統(tǒng)支撐著行星繞太陽的運轉(zhuǎn)以及其他自然現(xiàn)象。
在牛頓留給我們的思想遺產(chǎn)中，第一點是宇宙中任何事物的行為都是可以預(yù)測的，正如教堂的大鐘在舞臺上人像的運動是可以預(yù)測的;第二點是用人腦可以理解的簡單定律就可以理解宇宙是如何運作的。因此，盡管對光本性的進一步理解似乎表明牛頓的微粒說是錯的，但與取得的成就相比，這似乎顯得無關(guān)緊要，當(dāng)然這仍然是很重要的一步。
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