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据《简明牛津英语词典》，Faith的意思是建立在权威基础上的信仰。我们习惯了权威强烈影响我们的思想，不论小时候来自父母的权威，或者学校里来自老师的权威，或者生活中遇到的可敬的专业人士的权威，如医生、律师、科学家、电视主持人或政府和国际组织的代表——或者还有宗教机构的大人物。权威以这样那样的方式影响我们的意见，我们以这种方式收到的信息常常把我们引向我们不会认真质疑的信仰。实际上，我们几乎从没想过去怀疑从这些渠道来的大量信息的有效性。而且，权威的这些影响经常会影响我们自己在社会的行为和立场。反过来说，我们自己可能拥有的任何权威，也会加强我们自己的意见在影响他人信仰时的分量。
在许多情形下，这种行为影响仅仅是文化的问题，只不过是一个良好的行为方式问题，适应了它就能避免不必要的摩擦。但是，当我们关心什么是 真 时，那就是一个更严峻的问题了。实际上，科学的一个理念是，我们不应简单相信任何事物，我们的信仰至少应该随时经受现实世界的检验。当然，我们可能没有机会或能力像那样去检验我们的很多信仰。但我们至少应该尝试打开我们的头脑。通常的情形可能是，我们能发挥作用的只是我们的常识、理性、客观性和判断力。但也不要低估了这些素质。根据它们，我们有理由假定科学的断言不可能是天衣无缝的谎言阴谋。例如，我们今天有五花八门的神器——如电视机、移动电话、iPad和GPS（全球定位系统），更不用说喷气式飞机和急救药，它们令我们相信，从科学认识和科学检验的严密方法得出的大多数结论中，一定有着深层的正确的东西。那么，即使有什么新权威从科学文化里生出来，那也是一个——至少在原则上——不断接受批评的权威。于是，我们对科学权威的信仰就不是盲从，我们必须时刻准备着去发现意外的可能，改变科学权威所表达的观点。另外，我们也不应该惊讶有些科学观很容易遭遇严峻的矛盾。
当然，Faith更经常用于宗教教义方面。在那个语境下——虽然基本点的讨论有时为大家所接受，官方教义的一些细节还是可能发生微妙的变化，以适应环境的改变——至少在当今的几大宗教里，都倾向性地存在一个坚实的教义信仰体系，能追溯到好几千年以前。在每种情形下，作为那个信仰基础的教义体系的起源都可以溯源到个别（或几个）道德价值、性格魅力、智慧见识和教化力量的杰出人物。尽管可以想到时间的迷雾可能给原始传道的解释和细节带来微妙的改变，但核心内容是否能原封不动地传下来，还是有争论的。
所有这些似乎都迥然不同于科学知识的进步方式，但科学家却很容易自满，以为科学论断都是不容更改的。事实上我们已经目睹了科学信仰的各种重大变化，至少部分颠覆了从前固守的信念。然而，这些变化却因那些固守旧念的人而来得犹犹豫豫，通常只是在面对很重要的新观测证据时才会出现。开普勒的行星椭圆运动就是一个例子，它颠覆了从前的圆周和圆周绕圆周的观念。法拉第实验和麦克斯韦方程引领了我们关于物质本性的科学观的另一个大变革，说明牛顿理论的单个的离散粒子需要连续的电磁场来补充。更惊人的是20世纪物理学的两大革命，即相对论和量子力学。我在1.1，1.2特别是1.7节讨论过狭义和广义相对论的一些非凡思想，但即使如此，与惊人的革命量子论的石破天惊的启示比起来，它们也黯然失色了。确实，本章的主题就是 量子启示 。
我们已经在1.4节看到了量子力学最奇异的一点特征：量子叠加原理的一个结果是，粒子可以同时占据两个不同的位置！这当然偏离了我们安逸的牛顿粒子图景，其中的每个粒子只毫不含糊地占一个位置。显然，量子论呈现的这个看似疯狂的现实描述，假如没有大量支持的证据，是不会赢得可敬的科学家们的信任的。不仅如此，一旦谁习惯了量子形式并掌握了其中微妙的数学过程，我们以前完全感到神秘的大量观测到的物理现象，便开始向我们呈现它们的解释。
量子论解释了化学键的现象、金属和其他物质的色彩和物理性质、特殊元素及其化合物在加热下释放的光（谱线）的离散频率的具体实质、原子的稳定性（经典理论预言，当电子旋落进原子核时，原子会随着辐射而发生灾变性的坍缩）、超导电性、超流体、玻色—爱因斯坦凝聚；在生物学中，它解释了遗传特征的非连续性（最先是孟德尔在1860年前后发现的，薛定谔1943年在他开创性的《生命是什么》［Schrödinger 2012］里做过基本解释，那还是在DNA出场之前）；在宇宙学，贯穿我们整个宇宙的微波背景辐射（这将是我们3.4，3.9和4.3节的中心问题）具有黑体辐射谱（见2.2节），其精确形式直接来自一个基本量子过程的最早考虑。很多现代物理学装置都强烈依赖于量子现象，它们的建造需要认真理解作为基础的量子力学。激光、CD和DVD播放器和笔记本电脑都藏着这些量子元素，在日内瓦的LHC，以光速驱动着粒子在27千米长的隧道里飞旋的超导性磁铁，也同样发生着量子的效应。这样的例子不胜枚举。所以，我们必须严肃看待量子理论，承认它为物理实在提供了一种诱人的描述，远远超越了量子论之前千百年来人们坚信的经典图景。
当我们结合量子论与狭义相对论时，便得到量子场论，这特别对现代粒子物理学有着根本的意义。回想1.5节说的，一旦恰当施行处理发散的重正化过程，量子场论正确解释电子磁矩的数值将精确到10或11位。还有其他一些例子，都为量子场论在恰当应用时的内禀精确性提供了强力的证据。
通常认为量子论是比它之前的粒子和力的经典纲领更深刻的理论。不过总体上说，量子力学用于描述相对微小的事物，如原子和组成它们的粒子以及原子组成的分子。理论也并不限于描述这些物质的基本组成。例如，超导体和玻色—爱因斯坦凝聚中的氢原子的奇异的量子力学性质，就涉及大量电子的集合（约10 9 个）［Greytak et al. 2000］。而且，现在还观测到跨越143千米的量子纠缠效应［Xiao et al. 2012］，其中，分离那么远的光子对还必须作为单个的量子客体来处理。还有一些观测提供了遥远星体直径的测量方法，正依赖于这样的事实：从星体两端发射的光子对，因1.14节说的爱因斯坦—玻色统计而自然相互纠缠。这个效应是布朗（Robert Hanbury Brown）和特维斯（Richard Q Twiss）在1956年确立的（即 布朗 — 特维斯效应 ），那年他们正确测量了天狼星的直径为240万千米，从而确立了那个距离上的量子纠缠［Hanbury Brown and Twiss 1954，1956a，b］！这样看来，量子影响绝非仅限于小距离，似乎也没什么理由相信这些效应作用的距离会有任何极限。而且，人们也普遍承认，迄今还 没有 任何观测与理论的预期发生矛盾。
于是我们看到，量子力学的法则实际上已经很好地确立起来了，基于大量极其坚实的证据。凭着至简的体系、精细的计算和精密的实验，我们得到了理论与观测结果之间的几乎难以令人置信的契合。而且，量子力学的程序也成功用于大范围的尺度；如上面说的，我们从基本粒子到原子、分子尺度，再到大约150千米乃至跨越星体百万千米的纠缠，都看到了量子的效应，甚至在整个宇宙的尺度也显现了精确的量子效应（见3.4节）。
量子的法则不是来自某一个历史人物的声音，而是来自众多专心的理论科学家的痛苦思索，他们个个能力超群，洞见幽深：普朗克、爱因斯坦、德布罗意、玻色、玻尔、海森伯、薛定谔、玻恩、泡利、狄拉克、约当、费米、魏格纳、贝特、费曼以及很多其他在更多高超实验人员的实验结果驱动下建立其数学形式的科学家们。令人惊奇的是，在这个方面量子力学的起源截然不同广义相对论，后者几乎完全来自爱因斯坦一个人的理论构想
，没有任何牛顿理论之外的重要观测结果的输入。（爱因斯坦似乎很熟悉从前观测的水星运动的细微反常
，这当然会影响他早期的思想，但还没有直接证据。）那么多的人投入到量子力学的理论构建，这也许正是其理论的非直观性的一个表现。不过作为一个数学结构，它还是有着非凡的精美；而其数学与物理行为之间的深层契合，更是令人意外和震惊。
看到这些，量子力学的所有奇异就不那么令人惊奇了，它的法则常被认为是绝对正确的，所以自然的一切现象都必须服从它。量子力学确实提供了一个貌似适用于不论什么尺度的任何物理过程的穹顶式框架。于是，理论赢得物理学家们的倾心信仰，坚信自然现象必须遵从量子法则，也就不足为奇了。那么，当这个特别的信仰原理用于日常经验时可能出现的种种奇情异状，也就只能是我们不得不欣然面对、习惯和必须去理解的东西了。
最特别的是，我们在1.4节向读者指出过，有一个量子力学结论说，量子粒子可以处于一个同时占据两个分离位置的状态。尽管理论断言同样的结论适用于任何宏观物体——甚至如1.4节说的猫，能在 同一时刻 穿过两扇分开的门——那也不是我们寻常经历的那类事情，我们也没理由相信这些分离的共存能真实地在宏观尺度上发生，即使那只猫在穿门的时候在我们视线之外。薛定谔的猫的问题（他原来的说法是猫处于生死状态［Schrödinger1935］）将是本章后面几节（2.5，2.7和2.13节）思考的主要问题。我们将发现，尽管我们眼下坚守量子信仰，这些问题也不可能轻松解决。实际上我们的量子信仰存在着深层的 极限 。