邮票上的量子力学，改变世界的量子物理学家

量子力学的兴起和发展，是20世纪物理学史上最伟大的事件。它是研究原子、分子、凝聚态以至原子核和基本粒子的基础理论，是从19 世纪末以来对微观世界进行越来越深入探索的总结。

量子力学的兴起是由不同的物理学家、在不同的地方、从不同的角度、按不 同的思路开始的。其中有两条主要线索：德国物理学家海森伯1925 年建立的矩阵力学是玻尔的对应原理的嫡传后裔；而奥地利物理学家薛定谔1926 年建立的波动力学则是为了回答“德布罗意波遵循什么样的波动方程”这个问题。薛定谔随即论证了矩阵力学和波动力学的等价性。

英国物理学家狄拉克1925 年读到海森伯的论文后，用算符形式重新表述了量子力学，也可以把它叫做算符力学，看成量子力学兴起和发展的第三条线索。海森伯因创立量子力学获1932 年诺贝尔物理学奖，薛定谔和狄拉克因建立原子理论的新形式分享1933年诺贝尔物理学奖。

玻尔于1913 年最初建立的原子模型，相当好地解释了氢原子和类氢离子光谱的频率，但不能计算谱线的强度。而且玻尔的目标并不限于氢原子，而是对各种不同原子和分子的系统研究，并对周期表所反映的元素性质的变化规律作出说明。更重要的是，玻尔理论在逻辑上是不自洽的，人们迫切需要建立一个与量子概念协调的全新的力学。

进一步发展玻尔模型有两条道路：一条是进行修补，这是玻尔本人和索末菲所做的，玻尔一步步归结出对应原理，研究了多电子原子，获得了对元素周期表的理论认识；索末菲则引进了椭圆轨道和相对论修正等。另一条则是超越它，建立适用于微观世界的全新的力学。

当时世界上研究原子物理学有3个中心，组成3个学派：一个是玻尔的哥本哈根学派，一个是索末菲主持的慕尼黑大学物理系，还有一个是理论物理学家玻恩主持的哥廷根物理学派。只有哥廷根学派在探索新力学，为新力学的诞生做准备。

玻恩是德国犹太人，生于1882 年。在哥廷根上大学时，他曾考虑过以数学为职业，担任过希尔伯特的私人助手，有很强的数学背景，但最后他选择了物理学。1909 年，他成了哥廷根大学的讲师， 与冯·卡门合作开展了对固体比热和晶格动力学的研究。后来到柏林、法兰克福等地任职。1921 年，他被母校哥廷根大学选聘为物理系教授。

图1. 海森堡（尼加拉瓜1995，诺贝尔奖设立百年）

索莫菲的学生海森伯（见图1），毕业后到哥丁根随玻恩（见图2）工作。

图2. 玻恩（加纳1995，诺贝尔奖设立百年）

玻恩从爱因斯坦的相对论中吸取了“可观察性原则”，强调只有可观测的物理量才有实质意义。海森伯受其影响，也试图抛弃看不见的电子轨道的经典概念，直接由可观测的物理量如光谱频率和谱线强度来计算氢原子谱线的强度。由于氢原子的计算太繁，他先计算一维非简谐振子。7 月，写成文章《论运动学关系式和力学关系式的量子理论诠释》，由玻恩推荐发表。海森伯文章中的独特之处是两个物理量的不可对易性，这是物理学中从未遇到过的。玻恩经过思索，想起这种量是数学中的矩阵。玻恩找到年轻的数学家约丹合作，于1925 年秋发表论文《论量子力学》，这是对矩阵力学最早的严密表述。后来人们称这篇文章为“二人文章” （海森伯的那篇文章则称为“一人文章”）。随后，通过和正在哥本哈根的海森伯通信，于1925年初冬又用三个人的名义发表论文《论量子力学Ⅱ》（后称“三人文章”）。这几篇文章奠定了矩阵力学的基础。这三篇文章中，海森伯的“一 人文章”只是讨论一个特例，玻恩领衔的“二人文章”和“三人文章”才完善了矩阵力学理论，奠定了矩阵力学系统的理论基础。没有玻恩的“二人文章”和“三人文章”殿后，海森伯那篇文章很难读懂，也很难引起人们注意，估计很快就会被遗忘，直至 “若干年后，偶尔可能会有个人，发一篇小文章说明， 曾经有过海森伯这么一篇文章，它借助于数学上的矩阵也可以解决许多原子分子问题，而且本质上与波动力学是等价的”。

图3. 玻恩墓碑照片

在“二人文章”中， 得出了著名的对易关系qp–pq = ih/2π，这是玻恩最引为自豪的发现，后来铭刻在他的墓碑上（见图3）， 但人们却称之为海森伯对易关系。1932年的诺贝尔物理奖是奖励创立矩阵力学，它只授奖给海森堡而不提玻恩的贡献。这都是很不公平的。

图4. 玻恩（几内亚2006，诺贝尔 奖得主）

玻恩一直到1954年退休后，才因另一重要贡献量子力学波函数的统计解释获得诺贝尔奖（见图 4）。

图5. 玻恩和弗兰克（西德1982）

图5是玻恩和他的好友实验物理学家弗兰克， 他们两人同龄，是大学同学，又都是犹太人。1921 年他们同时来到哥廷根，又都于1933年离开德国。 本来哥廷根聘请玻恩来担任第二物理研究所的所长兼教授，按照德国的体制，每个研究所只能有一个教授的。但是玻恩不善于也不愿意管理实验室，他提出要同时聘请弗兰克为教授负责实验，居然获得同意。于是他们一个负责理论，一个负责实验，很快便将哥廷根变成德国另一个物理学中心。

玻恩作为一个学派的主持人，培育了大量人才。 仅在哥廷根大学期间，培养的博士毕业生至少有24 位。他的学生和助手中，获得诺贝尔奖的有海森伯、 费米、斯特恩、泡利、迈耶夫人、德尔布吕克等。 没有获得诺贝尔奖，但也成了著名科学家的有朗德、 约当、洪德、诺德海姆、罗森菲尔德、奥本海默、 特勒、韦斯科普夫、英费尔德、海特勒、福克斯等。 这些人中许多人如海森伯、朗德、约当、泡里、斯 特恩都对量子力学的建立和发展起过重大作用。他的中国学生有彭桓武、黄昆、 程开甲、杨立铭、王福山等。

图6. 狄拉克（圭亚那1995）

1925 年9 月，英国剑桥大学的研究生狄拉克（见图6）看到了海森伯的论文， 感到极大的兴趣。他开始创立自己的一套独具风格的量子力学表述形式。他定义了c 数和q 数，左矢和右矢，引进了δ 函数，特别是从与经典分析力学泊松括号的对应得出了海森伯的对易关系。狄拉克的表述形式非常优美、简练，比海森伯的形式更普遍适用。1928 年，狄拉克又成功地把量子力学和狭义相对论统一起来，建立了电子的相对论性运动方程即狄拉克方程，从狄拉克方程可以自然推出电子的自旋，并预言了正电子的存在。

狄拉克和海森伯的思维方式和表述风格迥然不同，是理论物理学家思维方式和表述风格的两种类型。狄拉克（还有爱因斯坦）是从第一性的原理出发，经过严密的逻辑推理和数学演绎，来获得对物理现象的深入和全新的理解；而海森伯（以及玻尔）则是从具体的物理实验和现象的分析中发掘新的思想观念和物理原理，再在此基础上建立理论体系。实验错综复杂，海森伯有很强的直觉力，善于把握问题的关键。杨振宁教授这样比较他们的风格：狄拉克的特点是“话不多， 而其内含有简单、直接、原始的逻辑性。一旦抓住了他独特的逻辑，他的文章读起来便很通顺，就像‘秋水文章不染尘’，没有任何渣滓，直达深处，直达宇宙的奥秘”，而“海森伯所有的文章都有一共同特点：朦胧、不清楚、有渣滓，与狄拉克的文章的风格形成一个鲜明的对比。读了海森伯的文章，你会惊叹他的独创力（originality），然而会觉得问题还没有做完，没有做干净，还要发展下去；读了狄拉克的文章，你也会惊叹他的独创力，同时却觉得他似乎已经把一切都发展到了尽头，没有什么再可以做下去了。”之所以如此，是因为“虽然两个人都达到物理学的最高境界，可 是⋯⋯途径却截然不同：海森伯的灵感来自他对实验结果与唯象理论的认识，进而在摸索中达到了他的对易关系式；狄拉克的灵感来自他对数学的美的直觉欣赏，进而写出他天才的方程。”

图7. 薛定谔（奥地利1987，诞生百年）

德布罗意在提出物质波假说时就已注意到，光学有两种形式：一种是和经典质点力学很相似的几何光学，另一种是强调光的波动性质的波动光学。 

德布罗意是第一个仅凭博士论文拿到诺贝尔奖的第一人

几何光学可以作为一种近似和极限形式从波动光学推出。那么，能不能建立一种力学，它与经典力学的关系就像波动光学与几何光学的关系一样呢？ 薛定谔（见图7，图8）建立了这种力学。

图8. 薛定谔（圣文森特1995）

薛定谔1925年前后在瑞士的苏黎世大学当教授。他是通过爱因斯坦的文章知悉德布罗意的物质波假说的。苏黎世还有一所联邦技术大学，是爱因斯坦的母校，德拜在那里当教授。两校联合轮流举办讨论班。一次讨论会上，薛定谔介绍了德布罗意的工作，德拜评论说， 这些介绍都太一般，要描述一种波，必须有一个波动方程。这句话触动了薛定谔。过了几个星期，他就在讨论会上提出了自己的波动方程。紧接着，他扩充和发展了自己的理论，以《量子化作为本征值问题》为题，接连发表了四篇论文（1926 年），奠定了波动力学的基础。在第二篇与第三篇文章中间，还发表了一篇题为《论海森伯- 玻恩- 约丹量子力学和我的量子力学的关系》的论文，论证了矩阵力学和波动力学的数学等价性。

矩阵力学和波动力学都是关于微观运动的理论，概括的是相同的经验领域， 但是外观却显得如此不同。波动力学使用的微分方程数学工具更为物理学家所熟悉，并且易于用来解决各种问题，这就使它为物理学家更迅速和更普遍地接受，并成为讲授量子力学的主要形式。它具有一种“连续的、经典的”外貌，以波为基本概念。矩阵力学相反，它的数学工具是代数，强调的是不连续性。

薛定谔比海森伯、狄拉克年长十多岁，建立波动力学时已是近40 岁的中年人了。他多才多艺，对西方文化中的文学和美学非常熟悉，自己还写诗，而且写得不错。他后来把兴趣转向生命科学。1944 年，他写了一本书《生命是什么》，提出了“非周期晶体”“负熵”“密码传递”“量子跃迁”等概念，用来解释和理解生命现象，影响很大。

图9. 泡里（奥地利1983，逝世25年）

讲量子力学的创立不能不提泡里的贡献（见图9，图10）。海森伯1925年摸索着建立量子力学时，由于没有把握，征询过泡里的意见，泡里支持他搞下去。 然后，泡里又用海森伯的方法解决了氢原子问题，加强了矩阵力学的地位。

图10. 泡里（圣文森特1995，诺奖设立百年）

泡里对量子力学的最大贡献是他在1925 年1 月（矩阵力学建立之前）提出的不相容原理：一个完全确定的量子态中至多只能有一个电子。泡里是研究反常塞曼效应和光谱线的多重结构，分析了大量的原子能级数据之后提出这个原理的，同时提出，确定电子的量子态取通常的n, l, m 三个量子数还不够，电子还有第四个量 子数，这个量子数只可取双值，在经典物理中没有对应的物理量。在此之前，玻尔为了说明元素周期表，提出了“组建原理”，说一个原子的电子是这样安排的，它们从能量最低的轨道开始，依次填充能量尽可能低的轨道，每一轨道上可以容纳两个电子，这已有不相容原理的内容。不相容原理所反映的这种严格的排斥性的物理本质，今天还不清楚。

泡里不清楚这第四个自由度及其双值性的物理意义。不久，荷兰物理学家埃伦菲斯特的两个年轻的学生，乌伦贝克和古兹 密特，根据碱金属光谱的双线、斯特恩- 革拉赫实验和反常塞曼效应等，提出电子还有一个内部转动自由度，即自旋，其量子数为1/2，在z 方向的分量只能取值±1/2。但其磁矩为1 个玻尔磁子，即其朗德因子g = 2。这就是泡里的第四 个量子数的物理图像。这个假说受到泡里等人的强烈反对。因为，泡里认为，这个量子数只取双值，是没有对应的经典图像的，怎么可以像经典的陀螺一样绕自己的轴自转呢？（实际上，在乌伦贝克和古兹密特之前，美国物理学家克朗尼希曾提出过类似的想法，但鉴于泡里的强烈反对态度，他不敢写成文章发表。）特别是，洛伦兹指出， 如果把电子看作一个具有经典半径r = 2.8 ×10^{– 15}m 的小球（目前的实验证据表明，电子的线度远小于10^{– 16}m），若要它旋转产生h/2π 数量级的角动量，其表面的线速度将比光速c 大两个数量级。听到洛伦兹的意见后，乌伦贝克和古兹密特想撤回自己的文章，但是文章已被埃伦菲斯特寄走了。埃伦菲斯特安慰他们说，你们还年轻，做点荒唐事不要紧。可是，在文章于1925 年 10 月登出来以后，由于它能解释许多实验现象，得到了海森伯、玻尔的大力支持，泡里“完全投降了”。事实表明，自旋概念是微观物理学中极重要的概念。不相容原理、矩阵力学和自旋是1925 年物理学的三大发现。

泡里

不过泡里也没有错：自旋的确是一个纯粹的量子力学量，没有经典对应物。 我们只能把它看作一个微观粒子的内禀角动量，而不能想象一个电子像陀螺一样自转。实际上，如果把电子看作点粒子，则不可能有角动量；如果把电子看作有 限大小的粒子，则有上面洛伦兹指出的问题。而且电子自旋生成磁矩的朗德因子为2，也是经典物理不能解释的。

当泡里确信自旋概念时，新量子力学已经建立了。于是泡里于1927 年引入了二分量波函数的概念和著名的泡里矩阵，把自旋概念纳入非相对论量子力学之中。1928 年，狄喇克方程显示了自旋是电子相对论性理论的固有特征。狄喇克方程的波函数是4分量的，荷兰物理学家范德瓦尔登说：“从一分量到二分量是一 大步，从二分量到四分量是一小步。”

泡里是一个锋芒毕露的人，说话尖刻，不留情面。物理学界称他为“上帝之鞭”——这是欧洲人对横扫东欧的匈奴人首领阿提拉的称呼。上述玻恩的“二人文章”，玻恩本来是想找他昔日的助手泡里合写的。当他在火车上巧遇泡里并征询他的合作意向时，得到的回答却是：“是的，你总是热衷于乏味而复杂的形式主义，你只能用你的无用的数学损害海森堡的物理思想。”玻恩只好找约当合作。

量子力学的形式体系建立起来之后，它的诠释（即如何“翻译”成关于物理实在的论述）就提上日程了。一个物理理论必须和物理实在建立足够的联系。量子力学是关于微观世界的科学，它的研究对象和我们的日常经验相距甚远，这就使它的物理意义更加曲折而隐晦。矩阵力学从一开始就摈弃形象化思维，它提供的是一套算法。至于这套算法后面的物理过程，那是不清楚的。波动力学似乎提供了一种“连续的物理图像”，但事实上也只是一套算法的伪装而已。

就连薛定谔方程所描述的复数波函数ψ到底代表什么，人们也并不明确。薛定谔本人的解释是，世界上没有粒子而只有波，观察到的粒子其实是波包，这种波的运动就用ψ 代表，而ψ的绝对值平方ψ*ψ 就代表物质密度。

但是，这种解释不能贯彻到底。例如，它不能解释波包扩展，也不能解释多体问题的高维位形空间中的波函数。玻恩1926 年提出几率诠释，ψ 是几率幅， ψ 的绝对值平方是几率。玻恩因此获得1954 年诺贝尔物理奖。波动力学的本质是：粒子运动遵从几率定律，而几率本身按照因果定律来传播。一个完全确定的力学方程，被确定的量本身却是一个几率幅， 这真是神奇！正是在这一点上我们说量子力学实质上是一个统计理论，也是在这一点上爱因斯坦对量子力学不满意，爱因斯坦认为，至少量子力学对自然的描述是不完备的。“我相信有可能建立一个理论，它能给出实在的完备描写，它的定律确立事物本身之间的关系，而不仅仅是它们的几率之间的关系。⋯⋯量子力学给人的印象是深刻的。但是一个 内部的声音告诉我，这还不是真正的理论。这个理论给出了许多结果，但是并没有使我们离上帝的秘密更近一些。无论如何，我确信他不玩骰子。”为此爱因斯坦和玻尔终生都在争论。对爱因斯坦的话， 玻尔回应说：“阿耳伯特，别吩咐上帝他该做什么。”

ψ 除了绝对值平方对应于几率以外还有相位， 这个相位极为重要，它是所有干涉现象的根源。狄拉克认为，量子力学的主要特征并不是不对易代数，而是包含相位的复数几率幅的存在。

图11. 海森伯（德国2001，海森伯诞生100周年）

海森伯是由于想要抛弃电子轨道之类的概念而建立矩阵力学的，但是在描述微观现象时，仍然在使用这些概念，如云室中的电子径迹。

图12. 海森伯（密克罗尼西亚联 邦，2000）

为了澄清它们的意义， 海森伯在1927年导出测不准关系，表明不能同时准确测定微观客体的坐标和动量（见图11，图12）。以前测不准关系曾被格外强调，被一些人奉为至宝，用各种假想实验来说明测量必然带来干扰，是测不准的原因，这个关系式是对人类认识能力的一个基本限制；现在我们知道，它只是建立在波函数统计解释上的一个推论，只不过是熟知的傅里叶变换对偶宽度之间的关系：波包越窄，其频谱越宽。 但是把动量和系统的频率联系起来，这里面有着深刻的波粒二象性的原因。

除了在量子力学基本原理上的进展外，还用量子力学说明了许多物理现象，例如海森伯关于氦原子的理论，海特勒和伦敦关于连接同种原子的共价键（如氢分子） 的理论，鲍林的化学键理论，布洛赫对周期场中ψ 波的计算，海森伯的铁磁性理论，伽莫夫用位垒穿透解释α 衰变等。量子力学获得了巨大的成功。量子力学的数学基础也由诺伊曼严密地表述。到1930 年前后，应当说，非相对论量子力学已经是 一门定型的学科了。一些优秀的量子力学教科书也出版了（例如，狄喇克的《量子力学原理》初版出版于1930 年）。量子力学已具有与今天基本上相同的面貌。但是， 对它的一些基本概念及其认识论涵义则难以理解。 玻尔就说过：“如果谁在第一次学习量子概念时不觉得糊涂，他就一点也没有懂。”许多物理学家对量子力学都抱着“知其然，不知其所以然”的态度，会用，但是不懂。费曼说：“我想我可以有把握地说，没有人懂得量子力学。⋯⋯我来告诉你自然界如何行事。如果你接受我的说法，认为也许她的确这么行事，那么你将发现她是令人愉悦而且着迷的。千万不要问‘她为什么会这样？’，如果那样你就会走进一条死胡同，到现在还没有人能走出来，因为没有人知道自然为什么会这样。”盖耳曼说：“全部近代物理学受那个叫做量子力学的宏大的、整个使人糊涂的学说支配。⋯⋯它已经经受住一切检验，没有任何理由相信它含有任何瑕疵。⋯⋯我们全都知道怎么用它，怎样把它应用到具体问题上去；因而我们已经学会与这一事实共处，那就是没有人能够懂得它。”

图13. 量子力学建立史（瑞典1982）

瑞典1982 年发行的诺贝尔物理奖小本票（见图13）很好地总结了量子力学兴起的历史。这套邮票的名称是“诺贝尔奖得主——原子物理学”， 是瑞典的诺贝尔奖邮票从按年份发行改为按类别发行的第一次（在此之前瑞典每年发行的诺贝尔奖邮票的主题是60年前的诺贝尔奖得主，如1981 年的邮票主题是1921 年的诺 贝尔奖得主爱因斯坦）。全套共5 张，纪念5位诺贝尔物理奖得主：玻尔、薛定谔、 德布罗意、狄拉克和海森伯。邮票发行时，德布罗意和狄拉克两位还在世。

从上到下，第一张是纪念玻尔的，上面是氢原子中的电子轨道和玻尔的签名；第二张 纪念薛定谔，上面是氢原子内薛定谔方程的解的电子云（左为3d 态，m = 0；右为 2s 态）；第三张是德布罗意波的摹示图；第四张纪念狄拉克，是云室中电子- 正电子对产生的照片；最下一张纪念海森伯，瑞典邮政总局在这套邮票的首日封上所附的说明中说：“海森伯的贡献是说明原子怎样结合在一起构成分子。”

如上所述，在20 世纪20 年代，特别是在1925—1928 这几年里，建成了量子力学的宏伟大厦。不同的人物在不同的地方大显身手，新的概念和理论泉涌而出， 又在很短的时间内达到融会贯通，建立了完整的体系。人们把这段时期叫做物理学史上的“英雄时代”、“黄金时代”。狄拉克回忆说：“在那些日子里，任何一个第二流的物理学家都很容易做出第一流的工作，而从那以后却再也没有出现过那么 令人神往的时期，现在第一流的物理学家做第二流的工作都很困难了。”

原子和分子微观世界的基本规律是量子力学。量子化学应用量子力学理论来说明化学的一些基本问题。将量子理论应用于原子体系还是分子体系，是区分量子物理学与量子化学的一个标准。

最早的量子化学计算是1927 年两位物理学家海特勒和弗里茨·伦敦对最简单的分子——氢分子的计算，他们用量子力学基本原理讨论氢分子的结构，说明了两个氢原子能够结合成一个稳定的氢分子的原因， 并且近似算出其结合能。在海特勒和伦敦对氢分子计算的基础上，化学家们建立了三套阐释分子结构的理论：鲍林在最早的氢分子模型基础上发展了价键理论， 并且因为这一理论获得了1954 年度的诺贝尔化学奖；1928 年，物理化学家马利 肯提出了分子轨道理论；1931年，贝特提出了配位场理论。价键理论、分子轨道理论和配位场理论是量子化学描述分子结构的三大基础理论。

化学中另一个基本问题是化学反应。1953 年，日本化学家福井谦一(1919— 1998) 把分子轨道理论应用于研究化学反应，提出了前线轨道理论。所谓前线轨道， 包括最高已占分子轨道（Highest Occupied Molecular Orbit，缩写为HOMO）和最低未占分子轨道（Lowest Unoccupied Molecular Orbit，缩写为LUMO）。这个理论认为，分子的许多性质（特别是化学反应的方向）主要由分子中的前线轨道决定。 原因是，在分子中，HOMO 上的电子能量最高，所受束缚最小，所以最活泼，容易变动；而LUMO 在所有未占轨道中能量最低，最容易接受电子。因此，这两个轨道决定着分子的电子得失和转移能力，决定着分子间反应的方向等重要性质。 这个理论可以满意地解释各类化学反应，福井谦一为此获得1981年诺贝尔化学奖。

1998 年诺贝尔奖的颁奖公告中，瑞典科学院宣称，“量子化学将化学带入一 个新时代，⋯⋯化学不再是纯实验科学了。”也就是说，理论化学成了化学中一个独立的分支学科。而“理论化学实际上就是物理学，⋯⋯理论化学最终的归宿是在量子力学中”（著名物理学家费曼语）。从19 世纪末创立物理化学，从物理学中寻求概念、理论和方法解决化学问题，提高化学的理论水平，到理论化学独 立成军，经过了大半个世纪。

理论物理学是在麦克斯韦电磁理论建立之后，在19 世纪末成为一门独立学科的。在理论物理学建立一个世纪后，理论化学也建立起来了。严密化和理论化将成为一切学科的发展趋势，理论地质学、理论生物学都将出现。

科学历来有两种模式：博物学模式和数理模式。卢瑟福所说的“一切科学，要么是物理学，要么是集邮”，就是这个意思。所谓博物学模式，就是搜集和记述事实，加以分类， 进行简单的对比，总结出经验规律。任何一门科学的幼年期都处于这个模式。随 着这门学科的发展成熟，它越来越系统，越来越严密，数学用得越来越多。使用数学并不只是为了定量化，更是为了逻辑的严密化。从几条基本原理出发，用演绎的办法建立起统一的理论体系，解释已知事实，预言新的现象，再用实验检验， 这就是数理模式。一般说来，一门学科的研究对象越简单，这门学科就越早进入 数理模式。物理学研究的对象是最简单的，正如费曼所说，“物理学家有个习惯， 对任何一种现象，只研究它们最简单的例子，把这叫做‘物理’，而把更复杂的情况看作其他领域的事。”因此，物理学发展得最成熟，最早进入数理模式。它以探索自然界的最终奥秘、建立关于自然界的统一理论为自己的追求，积累了丰 富的经验，掌握了一套成熟的方法（如建立模型的方法）。这样，当姊妹学科从 博物馆模式向数理模式转换时，物理学就有可能向它们提供不可或缺的帮助。从 这个意义上说，物理学思想并不只属于物理学，而是一切自然科学的基础。

秦教授精心撰写的《邮票上的物理学史》一书图文并茂，曾荣获2006 年台湾地区第三届吴大猷科普及著作金奖。杨振宁先生曾为本书题词：“这是一本极好的物理学史，印刷极精美。它也展示了长期精心策划研究所能创建的美好成果。《科学文化评论》特约秦先生奉献“邮票上的量子物理学家”一文，以邮票为线索，扼要而精确描述量子力学的发展史。