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由此可见，物理学的客观世界就成了一个影子世界。要消除我们的幻影，就要去除物质，因为实际上，我们知道，物质是我们幻影中最大的一个。稍后，或许我们会发问：是否在我们去除那些不真实的东西的热情中，我们会太过于无情地大动干戈？也许，事实上，客观现实就是一个孩子，离开它乳母的幻影便不能存活。但果真如此，那与科学家就关联不大。科学家有适当的和充足的理由在幻影世界里展开他的研究，并乐意把关于客观现实确切形态的决定权留给哲学家。物理世界中，我们观察着日常生活剧目的皮影戏表演，我的肘部的影子停留在影子桌子上面，如同影子墨水流过影子纸张一样，所有这些都是符号，作为物理学家留下来的符号。其后，来了位炼金大师Mind（心灵）将符号进行了变换。稀疏散布着的电力核转变为可感触的实体，它们无休无止地搅动转变为夏日的酷热，以太振动的音阶转变为壮美的彩虹。炼金大师的转变绝不止步于此，在转变后的世界中产生了全新的意义，这些新意在符号的世界里几乎无迹可寻。如此一来，它转变成了一个美丽的世界，但也会有苦难和罪恶的世界。
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有关物理科学是对影子世界的关注这一明确的认识，是最近发展的最为重要的事件之一。我的意思并不是说物理学家们在任何程度上都为这个哲学的隐喻所占据，从他们的观点而言，这与其是撤回一个不可靠的要求，毋宁是对于自身发展的自由的确认。在此，我不再坚持物理学世界的影子和符号的特性，原因在于它有哲学基础，而非在我所必须描述的科学理论中，远离所熟悉的概念是显而易见的原因。假若对这一远离无所准备，你们可能对现代科学的理论缺乏认识，甚至就会认为它们是滑稽可笑的——我敢说许多人都是这样的。
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教育我们自身把物理世界视为纯粹符号的世界是件困难的事。我们往往以符号重复或者与从意识世界中得到的不调和的概念相混。没有长时间的经验的修养，我们伸出手只抓着了影子，而不是接受影子的本质。确实，除非我们把自身完全限制于数学的符号主义，要想避免把我们的符号罩上诡诈的外衣是很难的。当我想到一个电子时，在我脑海里便升起一个坚硬、红色的微球。相似的，质子则显出中性的灰色球。自然，这些颜色是荒谬不堪的——或许并不比其余的概念更荒谬，但我依然坚持己见。我非常能理解，年轻的人们是要寻求这些十分具体的图景，要从如今已与人类预知的概念中剥离的哈密尔顿函数和符号之中尽力创造出世界来，甚至不遵守传统的数学法则。至于我自己，要达到那种思想的高度还存在困难，但我相信这必然会到来。
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在这些讲座中，我打算讨论某些物理世界最新研究的结果，这些结果给哲学思想提供了足够的食粮，这将包括科学上的新概念，也可以包括新的知识。在这两点上，我们被引导使用与19世纪末流行的、迥然不同的方法考察物质世界。我不会把吉尔福德讲义的最终目的，即这些纯粹的物理发现与我们人类自然的、更广泛的方面和利益相关联的问题置之不理。这些关系必须历经改变，因为我们关于物理世界的整个概念都发生了急剧的改变。我相信，如同今日被深刻理解的物理世界的恰当评价，抱持虚怀若谷的感情，能够面向一代人之前还被认为不具逻辑性的、跨越性科学测定的广泛意义。而在后面的讲义中，我将尝试集中关注那种感情，加倍努力去发现它将去往何方。但是，如果我不坚持它的研究本身就是一个目的的话，那我就是不忠实于科学了。科学之途必然因其自身而追求科学，而不必注意它可以提供更好的风光。以这种科学精神，我们不得不沿着科学之途，无论它是引导我们到达风光之巅，抑或灰暗隧洞。所以，当我的讲座课程结束时，你们也必将乐意同我一道共走科学之途，而不是苛责我在路旁野花中逗留，这便是我们之间的互相理解。我们就此进入课程。
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物理世界的本质 第一章 古典物理学之坍塌
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原子的结构
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1905—1908年之间，爱因斯坦和闵可夫斯基将一个根本的变革引入我们的时间与空间的观念。1911年卢瑟福在我们的物质概念里引入了自德谟克利特以来最为巨大的变革。奇怪的是，对这两种变革的接纳完全不同。时间和空间的新观念，在各方面都被看成是革命性的。有人以极大的热忱来欢迎它们，其他一些人则拼命地反对。物质的新概念则遵循科学发现的一般经验：它逐渐证实它的价值。当证据被完全确认后，它便迅速地取代以前的学说，学术界没有感受到大的冲击。但是现在，当我听到现代科学对布尔什维克主义的抗议和对旧秩序的哀挽时，我便不由得想到，卢瑟福而非爱因斯坦才是真正的始作俑者。当我们把固定的宇宙与我们通常所预想的宇宙相比较时，最为显著的变革并不是爱因斯坦的时间和空间的再认识，而是把我们所认为的一切实体使之瓦解，解离成飘荡在虚空里面的细点了。对于那些认为事物多少是如它们所显现给我们的人而言，这是一个突如其来的震动。近代物理学所揭示的原子内的虚空，比天文学所揭示的星际空间巨大的真空更令人震撼。
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原子之疏松一如太阳系。假使我们消除人体中所有未被填充的空间，而把他的质子和电子聚结成为一个整体，那么人便要缩小到只有用放大镜才看得到的细点了。
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这种物质的稀松性在原子理论中不曾预示过，确切地说，业已知道和空气相似的气体里，原子之间远远分开，留出大量空洞的空间。但这也只是预测，具有空气特性的东西在其中才会只有相当少量的物质，而“空无所有”通常都用来表示没有物质存在。在固体中，原子被紧密压缩接触，所以旧的原子理论同我们的预想相一致，把固体物质看成大部分是无多大空隙的实体。
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发端于19世纪末的物质的电工理论起初也没有改变这一认识，虽知道阴电是很小容积内集中的单位电荷，但是物质的其他要素，即阳电，可比照原子同样大小绘制成胶质圆球，在里面还包含有细微的阴电荷，所以在一个固体里面的空间大部分是充实的。
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但在1911年，卢瑟福表明，阳电也是要集中成细微的小点的，他的少量实验证明原子能够施加巨大的电场力。除非阳电荷作为一个高度集中的引力源，否则这种力是不可能的，它必须包括在与原子大小相比较还要细小得多的核里面。因此，第一次，原子的主体就完全成为真空了，原子的“太阳系”模型代替了实际的“棒球”模型。两年后，尼尔斯·玻尔基于卢瑟福的原子理论而发展了他的著名的理论。此后原子理论更是突飞猛进。未来无论原子的观念有多大变化，但要再回到旧的实体原子理论是不可想象的。
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现在所接受的结论是：一切物质，最终都是由两种基本要素——质子和电子构成的。
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从电性上看，质子和电子电性互斥，因为质子是一个阳电荷，而电子则是一个阴电荷，但在其他方面，它们的属性又差异巨大。质子质量是电子的1840倍，所以物质的绝大部分质量都是基于构成物质要素的质子。除了在氢气里面，找不出纯净的质子。氢气似乎是物质最原始的形态，氢原子包括一个质子和一个电子。在其他物质原子里面，多个质子和较少的电子结合在一起构成原子核。达到电性平衡要求的电子像原子核遥远的卫星一样散布着，这些电子甚至能够从原子逃逸而自由地穿过物质飘荡。一个电子的直径差不多为一个原子的直径的五万分之一，原子核的直径也大不了多少，一个孤立的质子还要小得多。
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30年前，在以太拖曳问题上有过许多争论，即绕太阳运动的地球是否拖曳着以太一道行走。当时，原子的实体性是不成问题的，很难相信物质能够从以太中费力通过而不搅乱它。实验结果发现没有出现以太的对流，这是令人惊奇而困惑不解的事。但是我们现在证实，以太能够滑过原子，如同滑过太阳系一样容易，而我们的预想却全然指向了别的方向。
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在稍后几章我们会再回到“太阳系”的原子，现在我们所关注的是两件事情：一是原子是极端空虚的；二是它是由电荷构成的。
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卢瑟福的原子核理论常常不被看做是20世纪的一场科学革命，它是一个非常远大的发现，但却是一个落在物理学的古典的体系里面的发现。这一发现的本质和意义能够用平常的名词来表示，即可以用科学上早已流行的概念来说明。“革命性”的称号通常留给了两个近代伟大的进步——相对论和量子理论，这两个理论不但是有关世界内容的新发现，它们还包括了我们如何思考世界的变革。它们不能用平常的字眼表示，原因在于我们首先不得不掌握那些在旧的物理学体系中都不曾梦想过的新概念。
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我并不确定“古典物理学”这一说法有严格定义，但普遍的观点是：牛顿在《原理》中所发展的自然规律的理论框架，为后世的理论发展提供了一个希望遵从的范式。在这一框架的四个角之内，出现认识上极大变革是可能的，光波说代替了粒子说，热从物质（热素）变成了动能，电从连续的流体变成以太里形变的核。但这在原系统的弹性范围中得到认可。波动、动能与形变在原系统中早已有各自的位置，将同样的概念用于说明更为广泛的现象，是对牛顿原始观点普适性的一个贡献。
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现在我们来看古典物理学系统是如何坍塌的。
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物理世界的本质 菲茨杰拉德收缩
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我们最好从下面的事实开始：假定你有一根以极高速运动的木棒，开始时木棒的指向与其运动方向垂直。现在把它转个直角，这样木棒就指向运动方向了，木棒便会收缩，木棒沿着运动方向的长度比横过运动方向时要短些。
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