物质波二元性（1925年）

　　沃纳·卡尔·海森伯（1901～1976年），埃尔文·薛定谔（1887～1961年），路易·维克多·德布罗意（1892～1987年）

海森伯

　　我们知道，光的作用像波：它像水面上的涟漪似的产生干扰。普朗克和爱因斯坦认为光是由呈颗粒状的光子构成的。它什么时候是波，什么时候是颗粒呢？早期的量子理论物理学家纷纷在微观世界里寻求合理解释这一难题的答案，其中有两人获得成功。

　　1925年，海森伯设计了一个与观察对象相关的数学公式。次年，埃尔文·薛定谔根据路易·维克多·德布罗意理论采用新方法进行研究。路易·维克多·德布罗意认为，电子等物质颗粒都属于波。薛定锷关于波的方程解决了“物质波”运动问题。

　　两种理论从不同的角度解答了微观世界同一个奇特的问题。量子力学认为任何物质可以既是波又是颗粒。量子内部也可以形成干扰模型。只有当你寻找它时，它才会随机有一个明确的位置。因此有些结果并没有起因，不稳定的核子任何时候都可能衰退——我们只是知道有可能出现这种情况。

　　这可能是关于世界的一种令人不快的解释，但它的确是这样运行的。它解释了宇宙中原子、核子和分子的属性。它也解释了超导现象以及玻色－爱因斯坦凝结、白矮星和中子星聚变理论。有朝一日我们将会使用量子计算机，这种计算机可以以史无前例的速度进行计算。

　　量子电动力学（1948年）

　　朱利安·西摩·施温格（1918～），朝永振一郎（1906～1979年），

　　弗雷曼·约翰·藏森（1923～），里查德·菲利浦·费曼（1918～1988年）

费曼

　　20世纪40年代后期，朱利安·施温格、朝永振一郎、弗雷曼·戴森和里查德·费曼共同创立了量子电动力学理论，用图表演示了两个带电粒子的相互作用。在最简单的图表中，一个电子向另一个电子发射出光子，发射光子的电子向后反冲，而接收光子的电子则受到撞击后退。这种过程重复得越多，两个电子间的距离就越大。就像两个穿旱冰鞋的人用保龄球玩接球游戏。但在这种游戏中，双方也可以拉近，因而这种理论也可以解释为什么正负电荷可以相互吸引。

　　这样来描述一种力似乎有些不可思议，然而更奇的还在后面。携带这种力的光子本身可能受到电子的吸引或排斥，也可以短暂地转化成其他带电粒子，进而发射出新的带力的光子。根据量子电动力学理论，任何一种复杂情况都可能在一瞬间发生，过程越复杂，对力的影响越小。更糟糕的是，量子电动力学依据的是一种不太可靠的数学技巧“可重整化性”。

　　但它却是可行的，而且可以非常精确地应用于各种电磁力现象。例如，氢原子的光波波长与量子曲线预测完全吻合。根据量子电动力学的观点，即使是空空荡荡的太空中也充满着高速运动的“虚拟粒子”，但是数字已无法表达粒子的数量。这种理论预测的粒子厚度令人难以置信。

　　没有粒子的这种巨大密度，宇宙恐怕早就被自身的重力压垮了。因而肯定有什么东西尚未发现。