我们能画出原子吗

在沉睡时进入梦乡，只因白日时光匆忙。

——罗伯特·德思诺

最终，现代物理学并没有用图像去呈现原子。人们今天也不再谈论原子的“模型”，因为人们无法将之画出。我们无法给出原子的直观表现，而只能依赖抽象的数学符号来描述它。因为量子物理学，原子的呈现方式不再明白易懂，但也多亏了它，我们对物理世界的了解获得了长足进步。描述量子的这种形式化方法确实使人们能够对特定的事物——即那些处于极小世界中的、可观察或可测量的事物——进行非常准确的预测，还没有任何实验能够找出这类预测的漏洞。

但有一点我们必须接受：量子物体有着任何日常物体都无法复制的奇怪行为。为了解它们，我们应该打破常规，放弃一切对物体的视觉上的呈现。不停运动的原子核一点也不像人们经常将它比喻成的那种静止的覆盆子；另外，围绕着它旋转的电子也没有我们通常在图像中赋予它们的轨迹；它们也不像某些呈现中的那样是一团分散的、模糊的云，这些呈现表面上似乎更严谨，试图让人觉得电子没有真正的轨道。因为电子并不是游离弥散的胶状物（ectoplasmes délocalisés）！如果我们尝试通过波长非常短的光来确定它们的位置，我们会在这个点或那个点找到它们，完美地确定它们的位置，但在同一原子上进行多次测量，其结果却不会有重样。所以电子云完全不能代表电子，既不能代表它们的形状也不能代表它们所谓的“模糊的”轨迹：它们只能描绘出空间中的某些区域——在这些区域中我们有很大的可能性（从统计学上来说）能够探测到电子。

那么，在没有正确图像的时候，我们又能了解到些什么呢？图像、插图或图表是帮助人们理解它的重要部分，这些直观图形的缺失的确使那些信奉眼见为实的人感到怀疑和沮丧。但相反，一部分人很高兴看到智慧能拒绝图像暗示或表露的东西并超越它，在他们心里，图像的消失反而产生了不可抗拒的吸引力。因为失去图像并不是失去一切。甚至正是量子物理学的抽象性，才能使得它的预测具有超乎寻常的有效性。这证明，科学思考即使没有自然引导或它传递的形式不符合理所当然的信念，仍然能够创新且保证它的准确性（特别是得益于数学的应用）。

但是需要承认，摆脱了视觉和直觉中的形式主义之后，我们对科学思考的掌控变得特别棘手和冒险。这样的状况实属罕见。在整个19世纪，物理学家们观察到了他们所认为的“大型通用机器”^[1]并企图尽可能以详细的方式记录下他们的蓝图。当然，他们揭示的很多现象并不总能符合我们感官察觉到的表象，但他们似乎一致地支持一种完整、连贯的（对世界的）知识性呈现。即使是像速度、加速度或温度一样数学化的概念——它们得益于伽利略、牛顿和其他几位值得称颂的物理学家的努力才能够形成理论——也能重为我们的常识理解启用，变得自然而然。而量子物理学打破了这种舒适：在量子物理学的视角下，现实与知识的关系脱去了错误的“印证色彩”。