物質(zhì)是什么？能量是什么？這些問題已經(jīng)超出了物理學(xué)，上升為哲學(xué)問題。而當我們還沒有達成共識之時，物理學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了“反物質(zhì)”。那么世界上是不是也存在“反能量”？這些五花八門的說法指代的是一種東西的不同狀態(tài)，還是不同種類的東西（或者用另一個詞“存在”）？大爆炸模型給我們描繪的宇宙，包含了5%的可見的物質(zhì)，還有26%和69%的暗物質(zhì)和暗能量。物理學(xué)研究從我們?nèi)祟惪捎|摸的三維物體出發(fā)，向微觀和宏觀兩個方向推進，于是我們才能建立對宇宙和粒子的知識。在這個領(lǐng)域，《量子迷宮》和《物質(zhì)是什么》是兩本很棒的書。這是兩位物理學(xué)家關(guān)于量子大小的物質(zhì)的科普讀物，前一本是科學(xué)傳記形式，后一本更多體現(xiàn)了理論思辨性。

量子世界留給我們的一個難題是測不準。只要一使用儀器進行測量，就干擾了粒子的運動，因此，我們只能得到一個描述量子運動的概率分布的規(guī)律，而不能像在日常生活中那樣，得到準確的有關(guān)速度和位置的數(shù)據(jù)。對于習(xí)慣于常規(guī)尺寸物體測量的我們來說，這很難理解。其實任何測量都必然對被測物發(fā)生干擾信號，只是不顯著時可以忽略罷了。在量子尺度下，這種干擾可能遠遠超過了被測量子本身的信號強度，自然無法準確測量。在波函數(shù)表示的量子運動規(guī)律中，量子世界里發(fā)生的現(xiàn)實，似乎只能解釋為一系列可能性的組合了。

解開量子世界秘密的物理學(xué)家里，不得不提的一位是理查德·費曼和他的合作者約翰·惠勒，也就是這本傳記的兩個主人公。他們的合作是從身為研究生的費曼擔任惠勒教授的助教開始的。量子研究產(chǎn)生了很多成果，其中對稱性是一個特點，比如通過對電子的研究，狄拉克和安德森分別從理論和實驗中發(fā)現(xiàn)了“正電子”，之后幾乎發(fā)現(xiàn)了和所有一致粒子對應(yīng)的“反粒子”。自然界深層存在著有序發(fā)展的規(guī)律，比如自組織，形成了對稱的宇宙，而這就是我們的辯證法思維的物質(zhì)基礎(chǔ)。

其實人類一直生活在四維世界里，光或者我們對光的觀測而得到的時間就是第四維。狹義相對論發(fā)表之后，愛因斯坦的數(shù)學(xué)教授閔科夫斯基很快提出了四維時空概念（閔科夫斯基空間），不僅更好地解釋了相對論，也為量子理論研究打下了堅實基礎(chǔ)。在四維時空里，每個事物都有自己的形態(tài)和一個“時間戳”。在我們的日常生活經(jīng)驗里，時間也是不可逆的。區(qū)塊鏈技術(shù)正是充分利用了“時間戳”這個唯一不變的坐標，通過加密算法實現(xiàn)了不可逆的事件追溯機制。我們有很多這樣的有趣悖論，比如一條線可以看作由無數(shù)個點組成，為什么我們可以在有限的時間里遍歷這無窮多個點呢？可能一個答案是前面所謂“無窮”是粒子世界的概念，而后者指的是我們真實感知的世界，這完全是不同次元。人類無法觀察一個可見的三維物體是如何在量子世界里移動的，因為在觀察的一瞬間，這個量子世界已經(jīng)“坍塌”了。如果你不是去宇宙探索或移民，大概也不會關(guān)注質(zhì)量和能量會彎曲時空結(jié)構(gòu)。

當我們對于自然界的研究達到了量子微觀和宇宙宏觀層面時，很多思想就上升到了哲學(xué)層面，而閔科夫斯基幾何學(xué)在數(shù)學(xué)上給了我們解釋工具。比如從正向“光錐”能得出存在負向的“光錐”，解釋了光（時間）來自何方。盡管在現(xiàn)實生活中無法感知時間逆行，這可能只是局限于人類自身的單純的感知或測量問題，在微觀粒子層面，時空的變化是另一類感知或測量。在四維時空圖上，我們可以看到一條代表人的現(xiàn)在和未來發(fā)展的彎彎曲曲的“世界線”，隨著時間推移，與其他人的世界線相交，形成了人際關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。當一個人的生命終結(jié)之時，他或她的世界線終止了，但組成其身體的物質(zhì)粒子不變，它們也有自己的世界線，會繼續(xù)隨著時間存續(xù)和變化。正是通過這些智慧超群的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家的卓越研究，人類今天成為了地球上最聰明的生物。我們現(xiàn)在知道所有物質(zhì)都由一種叫做費米子的物質(zhì)粒子構(gòu)成，而一切能量來自一種叫做波色子的粒子，在微觀層面是它們之間在相互作用和轉(zhuǎn)換，而在宏觀世界，時間和空間也是相互作用并且可以相互轉(zhuǎn)換的。人類在超越常規(guī)尺度的時空中的研究并非只為滿足人類探索世界的好奇心，我們也正在一步步揭示那些原本無法被科學(xué)解釋、經(jīng)常被稱作“迷信”的神秘現(xiàn)象的真相。