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世界因何美妙而优雅地运行 76BOSCOVICH’S EXPLANATION OF ATOMIC FORCES博斯科维克的原子力理论
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查尔斯·希莫尼（Charles Simonyi）
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“所见即所得”编辑器发明者，前微软公司应用开发和软件首席架构师。
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震 惊世界的深刻见解起源于简单的思考，这个案例便是18世纪耶稣教通才，罗杰·博斯科维克对原子力的阐释。
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当时在笛卡尔的拥趸（同时也是亚里士多德的追随者），和牛顿的信徒们之间，发生了一场伟大的哲学辩论。前者认为，力只能是直接接触的结果；而后者坚信牛顿提出的，力是超越距离的。在当时，牛顿的观点是革命性的，但他的对手们认为“超距作用”把物理学带回了“神秘学”领域，这与笛卡尔提出的清晰理解原则相违背。作为牛顿观点的坚定拥护者，博斯科维克对此予以了反驳：“我们来准确理解一下，在所谓直接接触的交互作用下，究竟发生了什么。”
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博斯科维克的观点易于理解，也极具说服力。设想有两个物体，一个以6个单位的速率运动，另一个以12个单位的速率运动，速率较快的物体沿同一直线可以追上较慢的物体。由于动量守恒，当两个物体发生非弹性碰撞后，二者应该都会沿着同一路径，以9个单位的速率继续前进；或者，在发生弹性碰撞的情况下，在碰撞后的短时间内，也会如此前进。
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但是，较快的物体的速率是如何由12个单位降到9个单位，而较慢的物体速率又是如何由6个单位增到9个单位的呢？博斯科维克认为，速率变化的时间不可能为0，否则瞬间的速率变化就会违反速率连续性的定律。而且，在相撞的那一刻，一个物体的速率同时是12和9，这明显是荒谬的。因而速率有必要在一段短而有限的时间内发生变化。但这一假设又让我们面临了另一个矛盾。举个例子，假设在一小段时间间隔后，较快的物体速率降到了11个单位，而较慢物体的速率增加到了7个单位。但这表明，两个物体的运动速度并不相同，较快物体的前端将穿越过较慢物体的后端，但物体是无法穿透的，这样的状况根本不可能发生。因而，交互作用必须在两个物体碰撞前迅速发生，而且作用力只能是互为排斥的，只有这样，才能让一个物体减速，而让另一个物体加速。
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而且，该论证适用于任意速率，所以人们不能再说去度量粒子（即原子）的尺寸大小了，因为粒子到现在都被认为是无法被穿透的。一个原子应该被视为是力的起点，该力源于某种复杂方式的运动，而该运动取决于距离。
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根据博斯科维克的观点，当物体相距甚远时，它们通过与重力一致的力来相互作用，这种力与距离的平方成反比。但随着距离缩小，该作用力必须得以修正，因为根据前面提及的条件，力的方向会产生正负变化而成为排斥力。博斯科维克甚至绘制了，力如何随距离的变化而变化的示意图，在该变化距离中，力数次变更符号，这暗示着，粒子或原子间存在着极小值电势和稳定的连接。
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伴随着该观点，博斯科维克不仅对交互作用做出了新的阐释，以此取代了亚里士多德和笛卡尔基于直接接触的理论，同时也预示着我们对物质结构的理解，尤其是对固体结构的理解。
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世界因何美妙而优雅地运行 77FEYNMAN’S LIFEGUARD费曼的救生员
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蒂莫·汉内（Timo Hannay）
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麦克米伦出版社数字科学总经理，“自然”网站前负责人，科学富营（SciFoo）合作创办者。
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我 想到的这个理论，它不仅独树一帜，而且在表达与说明上，也让人耳目一新。它就是理查德·费曼于1979年在奥克兰大学所做的量子动力学演讲。在科学史上，费曼的这个演讲无疑名列最佳。
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首先，该理论是真正深奥的，它与那些最基本的粒子（光子和电子）的行为与作用相关。同时，它对广大范围中的现象作了阐释：从光的反射、折射和衍射，到电子在原子中的结构和行为，以及所产生的化学生成物。费曼宣称，量子的动力学阐释了世界上除了放射性和重力以外的万象，这或许有些夸张，但也只是略微有一些而已。
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让我举个简单的例子。大家都知道，光是以直线传播的，除了在不是以直角射向玻璃或水面的时候。为什么呢？费曼解释道，光始终会采取由点到点的最短路径，他打了个比方，救生员沿着海滩奔跑去救溺水之人（救生员是费曼，被救的当然是位美丽的女郎），救生员可以直接跑到水边，然后以对角线游离岸边，但这样会把大部分的时间花在游泳上，比在海滩上奔跑要慢得多。二者选一的话，他可以直接跑到离溺水者最近的水边，在那里入水去救人。但这会让总的距离比实际需要的距离长。如果目标是尽快到达落水女郎的地点，最佳状况是在这两种极端之间找到一个某个地方入水。光，也是从点到点之间选择最短时间的路径，这就是光在传播过程中遇到传播介质的改变时会呈现弯折现象的原因。
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费曼继续指出，这依然是个不完整的观点。他解释道，使用这个所谓的路径积分公式，实际上，光从一点传播到另一点会采用所有能想到的路径，但大多数路径会彼此抵消掉，最终，光似乎只依循花费最少时间的单一路径。这也说明了，连续的光和其他物体会以直线的方式运动的原因。如此基本的一个现象，鲜有人会认为这需要有一个阐释或解答。尽管粗看之下，这样的理论貌似荒谬与随性，但其达成了人们喜闻乐见的结果：将科学上最令人不满意的属性，也就是随意性，降到了最低。
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作为外行的我，力图言简意赅地传达费曼的理论，但最终结果很有可能让它变得晦涩难懂。但与此相反，让我惊叹的第二个原因是它那难以置信的简单与直观。即便是我，一个不懂数学的前生物学家，有的远不止是一些敷衍的赞美，就像惊叹于某些专家在某些方面发现了某些新颖的东西那样，而是确信，我能够直接共享这个关于现实的新理念。
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通常，这样的体验在科学领域实属难得，但理论上，深奥的量子物理学世界，一切皆为未知。它之所以成为真知灼见，在于其采用了视觉语法，就是著名的费曼图，而且完全摒弃了生硬的数学，但其理论核心的自旋矢量，实际上代表着貌似偶然出现的复杂数字。虽然我们并不熟知量子动力学所呈现的世界，但其却用匪夷所思的术语将这个世界阐释得全面而彻底。
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世界因何美妙而优雅地运行 78THE TRUE ROTATIONAL SYMMETRY OF SPACE真实的空间旋转对称
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塞思·劳埃德（Seth Lloyd）
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