很多人激烈地抵抗这类科学决定论的教义,他们感到这侵犯了上帝干与天下的自在。但直到20世纪初,这类看法仍被以为是科学的标给假定。这类信心必须被丢弃的一个最后的征象,是由英国科学家瑞利勋爵和詹姆斯・金斯爵士做的计算。他们指出一个热的物体――比方恒星――必须以无穷大的速率辐射出能量。遵循当时人们信赖的定律,一个热体必须在统统的频次划一地收回电磁波(诸如射电波、可见光或X射线)。比方,一个热体在每秒1万亿次颠簸至2万亿次颠簸频次之间的波收回和在每秒2万亿次颠簸至3万亿次颠簸频次之间的波一样的能量。而既然每秒颠簸数是无穷的,这意味着辐射出的总能量也必须是无穷的。
操纵这些思惟,以详细的数学情势,能够相对直截了本地计算更庞大的原子乃至分子的答应轨道。分子是由一些原子因轨道上的电子环绕不止一个原子核活动而束缚在一起构成的。因为分子的布局,以及它们之间的反应构成了化学和生物的根本,除了受不肯定性道理限定以外,在原则上,量子力学答应我们预言环绕我们的几近统统东西。(但是,实际上对一个包含稍多电子的体系需求的计算如此之庞大,乃至于使我们做不到。)看来,爱因斯坦广义相对论制约了宇宙的大标准布局。它是所谓的典范实际;那就是说,它没有到考虑量子力学的不肯定性道理,而为了和其他实际分歧这是必须的。因为我们凡是经历到的引力场非常弱,以是这个实际并没导致和观察的偏离。但是,起初会商的奇点定理指出,起码在两种景象下引力场会变得非常强――黑洞和大爆炸。在如许强的场里,量子力学效应应当是非常首要的。是以,在某种意义上,典范广义相对论因为预言无穷大密度的点而预示了本身的垮台,正如同典范(也就是非量子)力学因为隐含着原子必须坍缩成无穷的密度,而预言本身的垮台一样。我们还没有一个完整的调和的同一广义相对论和量子力学的实际,但是我们已知这个实际所应有的一系列特性。在以下几章我们将描述这些对黑洞和大爆炸的效应。但是,现在我们先转去先容人类新近的尝试,他们试图将对天然界中其他力的了解归并成一个伶仃的同一的量子实际。
这两束波就相互抵消,而不像人们预感的那样,叠加在一起构成更强的波。一个光干与的熟知例子是,番笕泡上常常能看到色彩。这是因为从构成泡的很薄的水膜的两边的光反射引发的。白光由统统分歧波长或色彩的光波构成,在从水膜一边反射返来的具有必然波长的波的波峰和从另一边反射的波谷相重应时,对应于此波长的色彩就不在反射光中呈现,以是反射光就显得五彩缤纷。
在这体例中,粒子不像在典范亦即非量子实际中那样,在时空中只要一个汗青或一个途径。相反,假定粒子从A到B可走统统能够的轨道。和每个途径相干存在一对数:一个数表示波的幅度;另一个表示在周期循环中的位置(即相位)。从A走到B的概率是将统统途径的波加起来。普通说来,如果比较一族邻近的途径,相位或周期循环中的位置会不同很大。这意味着,呼应于这些轨道的波几近都相互抵消了。但是,对于某些邻近途径的调集,它们之间的相位窜改不大,这些途径的波不会抵消。这类途径对应于玻尔的答应轨道。