當愛因斯坦和哈勃在弄清宇宙的大尺度結構方面成果累累的時候，另壹些人在努力搞懂近在手邊的而從他們的角度來看又同樣是非常遙遠的東西：微小而又永遠神秘的原子。
加州理工學院偉大的物理學家理查德·費曼有壹次說，要是妳不得不把科學史壓縮成壹句重要的話，它就會是：“壹切東西都是由原子構成的。”哪裏都有原子，原子構成壹切。妳四下裏望壹眼，全是原子。不但墻壁、桌子和沙發這樣的固體是原子，中間的空氣也是原子。原子大量存在，多得簡直無法想像。
原子的基本工作形式是分子（源自拉丁文，意思是“小團物質”）。壹個分子就是兩個或兩個以上以相對穩定的形式壹起工作的原子：壹個氧原子加上兩個氫原子，妳就得到壹個水分子。化學家往往以分子而不是以元素來考慮問題，就像作家往往以單詞而不是以字母來考慮問題壹樣，因此他們計算的是分子。分子的數量起碼可以說是很多的。在海平面的高度、零攝氏度溫度的情況下，壹立方厘米空氣（大約相當於壹塊方糖所占的空間）所含的分子多達4500億億個。而妳周圍的每壹立方厘米空間都有這麽多分子。想壹想，妳窗外的世界有多少個立方厘米——要用多少塊方糖才能填滿妳的視野。然後再想壹想，要多少個這樣的空間才能構成宇宙。總而言之，原子是很多的。
原子還不可思議地長壽。由於原子那麽長壽，它們真的可以到處漫遊。妳身上的每個原子肯定已經穿越幾個恒星，曾是上百萬種生物的組成部分，然後才成為了妳。我們每個人身上都有大量原子；這些原子的生命力很強，在我們死後可以重新利用；在我們身上的原子當中，有相當壹部分——有人測算，我們每個人身上多達10億個原子——原先很可能是莎士比亞身上的原子，釋迦牟尼、成吉思汗、貝多芬以及其他妳點得出的歷史人物又每人貢獻10億個原子。（顯然非得是歷史人物，因為原子要花大約幾十年的時間才能徹底地重新分配；無論妳的願望多麽強烈，妳身上還不可能有壹個埃爾維斯·普雷斯利的原子。）
因此，我們都是別人轉世化身來的——雖然是短命的。我們死了以後，我們的原子就會天各壹方，去別處尋找新的用武之地——成為壹片葉子或別的人體或壹滴露水的組成部分。而原子本身實際上將永遠活下去。其實，誰也不知道壹個原子的壽命，但據馬丁·裏斯說，它的壽命大約為1035年——這個數字太大，連我也樂意用數學符號來表示。
而且，原子很小——確實很小。50萬個原子排成壹行還遮不住壹根人的頭發。以這樣的比例，壹個原子小得簡直無法想像。不過，我們當然可以試壹試。
先從1毫米著手，就是這麽長的壹根線：壹。現在，我們來想像壹下，這根線被分成了寬度相等的1000段。每壹段的寬度是1微米。這就是微生物的大小。比如，壹個標準的草履蟲——壹種單細胞的淡水小生物——大約為2微米寬，也就是0.002毫米，它確實小得不得了。要是妳想用肉眼看到草履蟲在壹滴水裏遊，妳非得把這滴水放大到12米寬。然而，要是妳想看到同壹滴水裏的原子，妳非得把這滴水放大到24公裏寬。
換句話說，原子完全存在於另壹種微小的尺度上。若要知道原子的大小，妳就得拿起這類微米大小的東西，把它切成10000個更小的東西。那才是原子的大小：1毫米的千萬分之壹。這麽小的東西遠遠超出了我們的想像範圍。但是，只要記住，壹個原子對於上述那條1毫米的線，相當於壹張紙的厚度對於紐約帝國大廈的高度，它的大小妳就有了個大致的概念。
當然，原子之所以如此有用，是因為它們數量眾多，壽命極長，而之所以難以被察覺和認識，是因為它們太小。首先發現原子有三個特點——即小、多、實際上不可毀滅——以及壹切事物都是由原子組成的，不是妳也許會以為的安托萬壹洛朗·拉瓦錫，甚至不是亨利·卡文迪許或漢弗萊·戴維，而是壹名業余的、沒有受過多少教育的英國貴格會教徒，名叫約翰·道爾頓發現的。
道爾頓的故鄉位於英國湖泊地區邊緣，離科克默思不遠。他1766年生於壹個貧苦而虔誠的貴格會織布工家庭。（4年以後，詩人威廉·華茲華斯也來到科克默思。）他是個聰明過人的學生——他確實聰明，12歲的小小年紀就當上了當地貴格會學校的校長。這也許說明了道爾頓的早熟，也說明了那所學校的狀況，也許什麽也說明不了。我們從他的日記裏知道，大約這時候他正在閱讀牛頓的《原理》——還是拉丁文原文的——和別的具有類似挑戰性的著作。到了15歲，他壹方面繼續當校長，壹方面在附近的肯達爾鎮找了個工作；10年以後，他遷往曼徹斯特，在他生命的最後50年裏幾乎沒有挪動過。在曼徹斯特，他成了壹股智力旋風，出書呀，寫論文呀，內容涉及從氣象學到語法。他患有色盲，在很長時間裏色盲被稱做道爾頓癥，因為他從事這方面的研究。但是，是1808年出版的壹本名叫《化學哲學的新體系》的厚書，終於使他出了名。
在該書中，學術界人士第壹次接觸到了近乎現代概念的原子。道爾頓的見解很簡單：在壹切物質的基部，都是極其微小而又不可還原的粒子。“創造或毀滅壹個氫粒子，也許就像向太陽系引進壹顆新的行星或毀滅壹顆業已存在的行星那樣不可能。”他寫道。
無論是原子的概念，還是“原子”這個詞本身，都稱不上是新鮮事。二者都是古希臘人發明的。道爾頓的貢獻在於，他考慮了這些原子的相對大小和性質，以及它們的結合方法。例如，他知道氫是最輕的元素，因此他給出的原子量是1。他還認為水由七份氧和壹份氫組成，因此他給氧的原子量是7。通過這種辦法，他就能得出已知元素的相對重量。他並不總是十分準確——氧的原子量實際上是16，不是7，但這個原理是很合理的，成了整個現代化學以及許多其他科學的基礎。
這項成就使道爾頓聞名遐邇——即使是以壹種英國貴格會式的低調。1826年，法國化學家P.J.佩爾蒂埃來到曼徹斯特，想會壹會這位原子英雄。佩爾蒂埃以為他屬於哪個大機構，因此，當他發現道爾頓在小巷裏的壹所小學教孩子們基礎算術的時候，不由得大吃壹驚。據科學史家E.J.霍姆亞德說，佩爾蒂埃壹見到這位大人物頓時不知所措，結結巴巴地說：
“請問，這位是道爾頓先生嗎？”因為他無法相信自己的眼睛，這位歐洲赫赫有名的化學家竟然在教小孩子加減乘除。“沒錯兒，”那位貴格會教徒幹巴巴地說，“請坐，讓我先教會孩子這道算術題。”
雖然道爾頓想要遠離壹切榮譽，但他仍違心地當選為皇家學會會員，捧回壹大堆獎章，獲得壹筆可觀的政府退休金。他1844年去世的時候，40000人出來瞻仰他的靈柩，送葬隊伍長達3公裏多。他在《英國名人詞典》中的條目是字數最多者之壹，在19世紀的科學界人士當中，論長度只有達爾文和萊爾能與之相比。
在道爾頓提出他的見解以後的壹個世紀時間裏，它仍然完全是壹種假說。壹些傑出的科學家——尤其是奧地利物理學家恩斯特·馬赫，聲速單位就是以他的名字命名的——還壓根兒懷疑原子是不是存在。“原子看不見摸不著……它們是腦子想像出來的東西。”他寫道。尤其在德語世界，人們就是以這種懷疑目光來看待原子的存在。據說，這也是導致偉大的理論物理學家和原子的熱心支持者路德維希·玻爾茨曼自殺的原因之壹。
是愛因斯坦在1905年以那篇論布朗運動的論文首次提出了無可爭議的證據，證明原子的存在，但沒有引起多大註意。無論如何，愛因斯坦很快就忙於廣義相對論的研究。因此，原子時代的第壹位真正的英雄是歐內斯特·盧瑟福，如果他不是當時湧現出來的第壹人的話。
盧瑟福1871年生於新西蘭的“內陸地區”。用斯蒂芬·溫伯格的話來說，他的父母為了種植壹點亞麻、撫養壹大堆孩子，從蘇格蘭移居到新西蘭。他在壹個遙遠國度的遙遠地區長大，離科學的主流也同樣很遙遠。但是，1895年，他獲得了壹項獎學金，從而有機會來到劍橋大學的卡文迪許實驗室。這裏快要成為世界上搞物理學的最熱門的地方。
物理學家特別瞧不起其他領域的科學家。當偉大的奧地利物理學家沃爾夫岡·泡利的妻子離他而去，嫁了個化學家的時候，他吃驚得簡直不敢相信。“要是她嫁個鬥牛士，我倒還能理解，”他驚訝地對壹位朋友說，“可是，嫁個化學家……”
盧瑟福能理解這種感情。“科學要麽是物理學，要麽是集郵。”他有壹回說。這句話後來反復被人引用。但是，具有某種諷刺意味的是，他1908年獲得的是諾貝爾化學獎，不是物理學獎。
盧瑟福是個很幸運的人——很幸運是壹位天才；但更幸運的是，他生活在壹個物理學和化學如此激動人心而又如此勢不兩立的年代（且不說他自己的情感）。這兩門學科再也不會像從前那樣重合在壹起了。
盡管他取得那麽多成就，但他不是個特別聰明的人，實際上在數學方面還很差勁。在講課過程中，他往往把自己的等式搞亂，不得不中途停下來，讓學生自己去算出結果。據與他長期***事的同事、中子的發現者詹姆斯·查德威克說，他對實驗也不是特別擅長。他只是有壹股子韌勁兒，思想比較開放。他以精明和壹點膽量代替了聰明。用壹位傳記作家的話來說，在他看來，他的腦子“總是不著邊際，比大多數人走得遠得多”。要是遇上壹個難題，他願意付出比大多數人更大的努力，花出更多的時間，而且更容易接受非正統的解釋。由於他願意坐在熒光屏前，花上許多極其乏味的時間來統計所謂α粒子的閃爍次數——這種工作通常分配給別人去做——所以他才有了最偉大的突破。他是最先的人之壹——很可能就是最先的人——發現原子裏所固有的能量壹旦得到利用可以制造炸彈，其威力之大足以“使這個舊世界在煙霧中消失”。
就身體而言，他塊兒很大，體格壯實，說話聲音能把膽小的人嚇壹大跳。有壹次，壹位同事獲悉盧瑟福就要向大西洋彼岸發表廣播演說，便冷冷地問：“幹嗎要用廣播？”他還非常自信，心態不錯。當有人對他說，他好像總是生活在浪尖上，他回答說：“哎呀，這個浪頭畢竟是我制造的，難道不是嗎？”C.P.斯諾回憶說，有壹次他在劍橋的壹家裁縫店裏偷聽到盧瑟福在說：“我的腰圍日漸變粗，同時，知識日漸增加。”
但是，在他1895年來到卡文迪許實驗室的時候，這壹切還是遙不可及的。他的腰圍會變得更粗，名聲會變得更響，但這是許多年以後的事。盧瑟福抵達劍橋大學的那壹年，威廉·倫琴在德國的維爾茨堡大學發現了X射線；次年，亨利·貝克勒爾發現了放射現象。卡文迪許實驗室本身就要踏上壹條漫長的輝煌之路。1897年，J.J.湯普森和他的同事將在那裏發現電子；1911年，C.T.R.威爾遜將在那裏制造出第壹臺粒子探測器（我們將會談到）；1932年，詹姆斯·查德威克將在那裏發現中子。在更遠的將來，1953年，詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克裏克將在卡文迪許實驗室發現DNA結構。
開頭，盧瑟福研究無線電波，取得了壹點成績——他成功地把壹個清脆的信號發送到了1公裏之外，這在當時是壹個相當可以的成就——但是，他放棄了，因為有壹位資深同事勸他，無線電沒有多大前途。總的來說，盧瑟福在卡文迪許實驗室的事業不算興旺。他在那裏待了3年，覺得自己沒有多大作為，便接受了蒙特利爾麥克·吉爾大學的壹個職位，從此穩步走上了通向輝煌的漫長之路。到他獲得諾貝爾獎（根據官方贊詞，是“由於研究了元素的衰變和放射性物質的化學性質”）的時候，他已經轉到曼徹斯特大學。其實是在那裏，他將取得最重要的成果，確定原子的結構和性質。
到20世紀初，大家已經知道，原子是由幾個部分構成的——湯姆遜發現電子，就確立了這種見解——但是，大家還不知道的是：到底有多少個部分；它們是怎樣合在壹起的；它們呈什麽形狀。有的物理學家認為，原子可能是立方體的，因為立方體可以整齊地疊在壹起，不會浪費任何空間。然而，更普遍的看法是，原子更像壹塊葡萄幹面包，或者像壹份葡萄幹布丁：壹個密度很大的固體，帶有正電荷，上面布滿了帶負電荷的電子，就像葡萄幹面包上的葡萄幹。
1910年，盧瑟福（在他的學生漢斯·蓋格的協助之下。蓋格後來將發明冠有他名字的輻射探測儀）朝壹塊金箔發射電離的氦原子，或稱α粒子。令盧瑟福吃驚的是，有的粒子竟會反彈回來。他說，他就像朝壹張紙發射了壹發38厘米的炮彈，結果炮彈反彈到了他的膝部。這是不該發生的事。經過冥思苦想以後，他覺得只有壹種解釋：那些反彈回來的粒子擊中了原子當中又小又密的東西，而別的粒子則暢通無阻地穿了過去。盧瑟福意識到，原子內部主要是空無壹物的空間，只有當中是密度很大的核。這是個很令人滿意的發現。但馬上產生了壹個問題，根據傳統物理學的全部定律，原子因此就不應該存在。
讓我們稍停片刻，先來考慮壹下現在我們所知道的原子結構。每個原子都由三種基本粒子組成：帶正電荷的質子，帶負電荷的電子，以及不帶電荷的中子。質子和中子裝在原子核裏，而電子在外面繞著旋轉。質子的數量決定壹個原子的化學特性。有壹個質子的原子是氫原子；有兩個質子的原子是氦原子；有三個質子的原子是鋰原子；如此往上增加。妳每增加壹個質子就得到壹種新元素。（由於原子裏的質子數量總是與同樣數量的電子保持平衡，因此妳有時候會發現有的書裏以電子的數量來界定壹種元素，結果完全壹樣。有人是這樣向我解釋的：質子決定壹個原子的身份，電子決定壹個原子的性情。）
中子不影響原子的身份，但卻增加了它的質量。壹般來說，中子數量與質子數量大致相等，但也可以稍稍多壹點或少壹點。增加或減少壹兩個中子，妳就得到了同位素。考古學裏就是用同位素來確定年代的——比如，碳-14是由6個質子和8個中子組成的碳原子（因為二者之和是14）。
中子和質子占據了原子核。原子核很小——只有原子全部容量的千萬億分之壹，但密度極大，它實際上構成了原子的全部物質。克羅珀說，要是把原子擴大到壹座教堂那麽大，原子核只有大約壹只蒼蠅那麽大——但蒼蠅要比教堂重幾千倍。1910年盧瑟福在苦苦思索的，就是這種寬敞的空間——這種令人吃驚、料想不到的寬敞空間。
認為原子主要是空蕩蕩的空間，我們身邊的實體只是壹種幻覺，這個見解現在依然令人吃驚。要是兩個物體在現實世界裏碰在壹起——我們常用臺球來作為例子——它們其實並不互相撞擊。“而是，”蒂姆西·費裏斯解釋說，“兩個球的負電荷場互相排斥……要是不帶電荷，它們很可能會像星系那樣安然無事地互相穿堂而過。”妳坐在椅子上，其實沒有坐在上面，而是以1埃（壹億分之壹厘米）的高度浮在上面，妳的電子和它的電子不可調和地互相排斥，不可能達到更密切的程度。
差不多人人的腦海裏都有壹幅原子圖，即壹兩個電子繞著原子核飛速轉動，就像行星繞著太陽轉動壹樣。這個形象是1904年由壹位名叫長岡半太郎的日本物理學家創建的，完全是壹種聰明的憑空想像。它是完全錯的，但照樣很有生命力。正如艾薩克·阿西莫夫喜歡指出的，它給了壹代又壹代的科幻作家靈感，創作了世界中的世界的故事，原子成了有人居住的小小的太陽系，我們的太陽系成了壹個大得多的體系裏的壹顆微粒。連歐洲核子研究中心也把長岡所提出的圖像作為它網站的標記。物理學家很快就意識到，實際上，電子根本不像在軌道上運行的行星，更像是電扇旋轉著的葉片，想要同時填滿軌道上的每壹空間。（但有個重要的不同之處，那就是，電扇葉片只是好像同時在每個地方，電子真的就同時在每個地方。）
不用說，在1910年，或在此後的許多年裏，知道這類知識的人為數甚少。盧瑟福的發現馬上產生了幾個大問題。尤其是，圍繞原子核轉動的電子可能會墜毀。傳統的電動力學理論認為，飛速轉動的電子很快會把能量消耗殆盡——只是壹剎那間——然後盤旋著飛進原子核，給二者都帶來災難性的後果。還有壹個問題，帶正電荷的質子怎麽能壹起待在原子核裏面，而又不把自己及原子的其他部分炸得粉碎。顯而易見，無論那個小天地裏在發生什麽事，是不受適用於我們宏觀世界的規律支配的。
隨著物理學家們深入這個亞原子世界，他們意識到，那裏不僅不同於我們所熟悉的任何東西，也不同於所能想像的任何東西。“由於原子的行為如此不同於普通的經驗，”理查德·費曼有壹次說，“妳是很難習慣的。在大家看來，無論在新手還是在有經驗的物理學家看來，它顯得又古怪，又神秘。”到費曼發表這番評論的時候，物理學家們已經有半個世紀的時間來適應原子的古怪行為。因此，妳可以想像，盧瑟福和他的同事們在20世紀初會有什麽感覺。它在當時還完全是個新鮮事物。
與盧瑟福壹起工作的人當中，有個和藹可親的丹麥年輕人，名叫尼爾斯·玻爾。1913年，他在思索原子結構的過程中，突然有了個激動人心的想法。他推遲了蜜月，寫出了壹篇具有劃時代意義的論文。
物理學家們看不見原子這樣的小東西，他們不得不試圖根據它在外來條件作用下的表現方式來確定它的結構，比如像盧瑟福那樣向金箔發射α粒子。有時候，這類實驗的結果是令人費解的，那也不足為怪。有個存在很久的難題跟氫的波長的光譜讀數有關。它們產生的形狀顯示，氫原子在有的波長釋放能量，在有的波長不釋放能量。這猶如壹個受到監視的人，不斷出現在特定的地點，但永遠也看不到他是怎麽跑過來跑過去的。誰也說不清是什麽原因。
就是在思索這個問題的時候，玻爾突然想到壹個答案，迅速寫出了他的著名論文。論文的題目為《論原子和分子的構造》，認為電子只能留在某些明確界定的軌道上，不會墜入原子核。根據這種新的理論，在兩個軌道之間運行的電子會在壹個軌道消失，立即在另壹軌道出現，而又不通過中間的空間。這種見解——即著名的“量子躍遷”——當然是極其奇特的，而又實在太棒，不能不信。它不但說明了電子不會災難性地盤旋著飛進原子核，而且解釋了氫的令人費解的波長。電子只出現在某些軌道，因為它們只存在於某些軌道。這是個了不起的見解，玻爾因此獲得了1922年——即愛因斯坦獲得該獎的第二年——的諾貝爾物理學獎。
與此同時，不知疲倦的盧瑟福這時候已經返回劍橋大學，接替J.J.湯姆遜擔任卡文迪許實驗室主任。他設計出了壹種模型，說明原子核不會爆炸的原因。他認為，質子的正電荷壹定已被某種起中和作用的粒子抵消，他把這種粒子叫做中子。這個想法簡單而動人，但不容易證明。盧瑟福的同事詹姆斯·查德威克忙碌了整整11個年頭尋找中子，終於在1932年獲得成功。1935年，他也獲得了諾貝爾物理學獎。正如布爾斯及其同事在他們的物理學史中指出的，較晚發現中子或許是壹件很好的事，因為發展原子彈必須掌握中子。（由於中子不帶電荷，它們不會被原子中心的電場排斥，因此可以像小魚雷那樣被射進原子核，啟動名叫裂變的破壞過程。）他們認為，要是在20世紀20年代就能分離中子，“原子彈很可能先在歐洲研制出來，毫無疑問是被德國人”。
實際上，歐洲人當時忙得不亦樂乎，試圖搞清電子的古怪表現。他們面臨的主要問題是，電子有時候表現得很像粒子，有時候很像波。這種令人難以置信的兩重性幾乎把物理學家逼上絕境。在此後的10年裏，全歐洲的物理學家都在思索呀，亂塗呀，提出互相矛盾的假設呀。在法國，公爵世家出身的路易壹維克多·德布羅意親王發現，如果把電子看做是波，那麽電子行為的某些反常現象就消失了。這壹發現引起了奧地利人埃爾文·薛定諤的註意。他巧妙地做了壹些提煉，設計了壹種容易理解的理論，名叫波動力學。幾乎同時，德國物理學家維爾納·海森伯提出了壹種對立的理論，叫做矩陣力學。那種理論牽涉到復雜的數學，實際上幾乎沒有人搞得明白，包括海森伯本人在內（“我連什麽是矩陣都不知道。”海森伯有壹次絕望地對壹位朋友說），但似乎確實解決了薛定諤的波動力學裏壹些無法解釋的問題。
結果，物理學有了兩種理論，它們基於互相沖突的前提，但得出同樣的結果。這是個令人難以置信的局面。
1926年，海森伯終於想出個極好的妥協辦法，提出了壹種後來被稱之為量子力學的新理論。該理論的核心是“海森伯測不準原理”。它認為，電子是壹種粒子，不過是壹種可以用波來描述的粒子。作為建立該理論基礎的“測不準原理”認為，我們可以知道電子穿越空間所經過的路徑，我們也可以知道電子在某個特定時刻的位置，但我們無法兩者都知道。任何想要測定其中之壹的努力，勢必會幹擾其中之二。這不是個需要更精密的儀器的簡單問題；這是宇宙的壹種不可改變的特性。
真正的意思是，妳永遠也無法預測電子在任何特定時刻的位置。妳只能認為它有可能在那裏。在某種意義上，正如丹尼斯·奧弗比所說，電子只有等到被觀察到了，妳才能說它確實存在。換句稍稍不同的話來說，在電子被觀察到之前，妳非得認為電子“哪裏都有，而又哪裏都沒有”。
如果妳覺得被這種說法弄得稀裏糊塗，妳要知道，它也把物理學家們弄得稀裏糊塗，這是值得安慰的。奧弗比說：“有壹次，玻爾說，要是誰第壹次聽說量子理論時沒有發火，這說明他沒有理解意思。”當有人問海森伯是不是可以想像壹下原子的模樣，他回答說：“別這麽幹。”
因此，結果證明，原子不完全是大多數人創造的那個模樣。電子並不像行星繞著太陽轉動那樣在繞著原子核飛速轉動，而更像是壹朵沒有固定形狀的雲。原子的“殼”並不是某種堅硬而光滑的外皮，就像許多插圖有時候慫恿我們去想像的那樣，而只是這種絨毛狀的電子雲的最外層。實質上，雲團本身只是個統計概率的地帶，表示電子只是在極少的情況下才越過這個範圍。因此，要是妳弄得明白的話，原子更像是個毛茸茸的網球，而不大像個外緣堅硬的金屬球。（其實，二者都不大像，換句話說，不大像妳見過的任何東西。畢竟，我們在這裏討論的世界。跟我們身邊的世界是非常不同的。）
古怪的事情似乎層出不窮。正如詹姆斯·特雷菲爾所說，科學家們首次碰到了“宇宙裏我們的大腦無法理解的壹個區域”。或者像費曼說的：“小東西的表現，根本不像大東西的表現。”隨著深入鉆研，物理學家們意識到，他們已經發現了壹個世界：在那個世界裏，電子可以從壹個軌道跳到另壹個軌道，而又不經過中間的任何空間；物質突然從無到有——“不過，”用麻省理工學院艾倫·萊特曼的話來說，“又倏忽從有到無。”
量子理論有許多令人難以置信的地方，其中最引人註目的是沃爾夫岡·泡利在1925年的“不相容原理”中提出的看法：某些成雙結對的亞原子粒子，即使被分開很遠的距離，壹方馬上會“知道”另壹方的情況。粒子有個特性，叫做自旋，根據量子理論，妳壹確定壹個粒子的自旋，那個姐妹粒子馬上以相反的方向、相等的速率開始自旋，無論它在多遠的地方。
用科學作家勞倫斯·約瑟夫的話來說，這就好比妳有兩個相同的臺球，壹個在美國俄亥俄州，壹個在斐濟，當妳旋轉其中壹個的時候，另壹個馬上以相反的方向旋轉，而且速度完全壹樣。令人驚嘆的是，這個現象在1997年得到了證實，瑞士日內瓦大學的物理學家把兩個光子朝相反方向發送到相隔11公裏的位置，結果表明，只要幹擾其中壹個，另壹個馬上作出反應。
事情達到了這樣的壹種程度：有壹次會議上，玻爾在談到壹種新的理論時說，問題不是它是否荒唐，而是它是否足夠荒唐。為了說明量子世界那無法直覺的性質，薛定諤提出了壹個著名的思想實驗：假設把貓兒放進壹只箱子，同時放進壹個放射性物質的原子，連著壹小瓶氫氰酸。要是粒子在壹個小時內發生衰變，它就會啟動壹種機制，把瓶子擊破，使貓兒中毒。要不然，貓兒便會活著。但是，我們無法知道會是哪種情況，因此從科學的角度來看無法作出抉擇，只能同時認為貓兒百分之百地活著、百分之百地死了。正如斯蒂芬·霍金有點兒激動地（這可以理解）說，這意味著，妳無法“確切預知未來的事情，要是妳連宇宙的現狀都無法確切測定的話”。
由於存在這麽多古怪的特點，許多物理學家不喜歡量子理論，至少不喜歡這個理論的某些方面，尤其是愛因斯坦。這是很有諷刺意味的，因為正是他在1905年這個奇跡年中很有說服力地解釋說，光子有時候可以表現得像粒子，有時候表現得像波——這是新物理學的核心見解。“量子理論很值得重視。”他彬彬有禮地認為，但心裏並不喜歡，“上帝不玩骰子。”他說。
愛因斯坦無法忍受這樣的看法：上帝創造了壹個宇宙，而裏面的有些事情卻永遠無法知道。而且，關於超距作用的見解——即壹個粒子可以在幾萬億公裏以外立即影響另壹個粒子——完全違反了狹義相對論。什麽也超不過光速，而物理學家們卻在這裏堅持認為，在亞原子的層面上，信息是可以以某種方法辦到的。（順便說壹句，迄今誰也解釋不清楚粒子是如何辦到這件事的。據物理學家雅基爾·阿哈拉諾夫說，科學家們對待這個問題的辦法是“不