我刚才描绘的关于20世纪初期科学的画面靠的是事后诸葛的优势。
19世纪晚期研究原子的物理学家并没有意识到即将发生什么事情。实际上，现在回过头再去看时，我们会惊讶地注意到，尽管原子这颗定时炸弹就放在家门口，但那些物理学家却认为在他们的研究领域所有的问题差不多都已经被解决了，他们还建议年轻的学生别去学物理学，因为这里已经没有什么让人兴奋的东西了。
比如，哈佛大学系主任就以吓跑未来的学生而闻名，他告诉他们所有重要的东西都已经被发现了。在大洋彼岸，慕尼黑大学物理系主任在1875年就提醒说这个领域不值得进行研究了，因为“物理学这一知识的分支即将完善”。就预知能力而言，这个建议与泰坦尼克号建造者的豪言壮语不相上下，他宣称这艘船“近乎人脑能设计出的最完美的杰作”。 1900年左右的物理学就像泰坦尼克号一样，也被认为是无懈可击的，然而那个时代的物理学注定会沉没。
马克斯·普朗克（1858—1947）是其中一个听到慕尼黑大学物理系主任那毫无价值可言的建议的学生。当时的普朗克是一个清瘦到近乎憔悴的年轻人，他戴着厚厚的眼镜，很早之前发际线就开始后退，浑身上下都散发出与他年龄不相称的严肃气质。他出生在德国的基尔，祖上曾出过多位牧师、学者和法学家，他是19世纪物理学家的完美样板：勤奋、尽责，按照他自己的说法，“不愿意参与可疑的冒险”。你很难想象一个未来某天将颠覆牛顿理论的人会说出这样的话，但普朗克并没有引发一场革命的计划。实际上，他在很多年里甚至都没有支持由他的发现点燃的运动。
尽管不愿冒险，普朗克却以冒险开始了他的职业生涯——他没有理会系主任的建议，报名学习了物理学课程。他受到一位高中教师的启发而研究物理学，这位教师赋予他一种激情去“研究在严谨的数学和多种自然定律之间存在的和谐”，他也有足够的自信心去追逐他的激情。多年以后，他将告诉他的一个学生：“我的座右铭永远都是：提前仔细思考每一步，但接下来，如果你相信自己可以承担这份责任，不要让任何东西阻止你。”这份声明并没有耐克经典广告语“想做就做”的那种气势，或者我们习惯从体育明星那里听到的无畏宣言，但按照他自己的方式，安静和传统的普朗克发出的声音具有同样的内在力量。
在做出了投身物理学研究的决定之后，普朗克不得不为他的博士研究选择一个课题。他又一次做出了一个大胆且关键的决定。他选择研究热力学——关于热量的物理学。在当时这是一个相当冷门的物理学领域，但正是这个领域在他上高中时启发了他，普朗克再一次根据自己的兴趣而不是那些热门的研究课题做出了选择。
当时，少数几个接受原子概念的科学家开始以个体原子运动的统计结果来理解热力学背后的工作原理。比如，如果某个时间在一个房间的某个狭小区域聚集了一团烟雾，热力学告诉我们一段时间之后它将扩散开来，而不是变得更集中。这个过程为物理学家所说的“时间之箭”下了定义——未来是烟雾扩散的时间方向，而过去是烟雾集中的方向。这是一个让人费解的定义，因为适用于烟雾（以及空气）的每个原子个体的运动定律并没有指出哪个时间方向是未来，而哪个又是过去。但这种现象可以通过原子的统计学分析加以解释：只有当你观察到许多原子的累积效果时“时间之箭”才会变得明显。 普朗克并不喜欢这种类型的论证方法。他把原子视为一种幻想，并把在不借助原子概念的情况下——实际上，不对物质内部结构做任何假设——从热力学原理中提炼出具体的，经得起检验的结果作为自己博士研究的目标。“尽管原子理论到目前为止取得了伟大的成功，”他写道，“但最终人们将不得不为了支持连续物质的假设而抛弃它。” 普朗克是先知吗？不是。最终被抛弃的并不是原子理论，而是他对原子理论的抵触。实际上，他的工作最终将被用来作为支持，而不是反对原子存在的证据。
由于我的名字很难拼写和发音，所以当我在餐厅预订座位时，我总是把它订在马克斯·普朗克的名下。这个名字被认出的概率很小，但有一次它被认出来了，当时我被问起是否和“那个发明了量子理论的家伙”是亲戚，我回答说：“我就是那个人。”那个二十出头的领班并不相信我。他说我太年轻了。“量子理论是1960年左右被发明的，”他说，“那是在‘二战’期间，是曼哈顿计划的一部分。” 我们并没有继续聊下去，但我原本想聊的问题并不是他对于历史的一知半解，而是他没有把“发明”理论这句话在物理学中的意义弄清楚。“发明”这个词的意思是创造某种之前并不存在的东西；从另一方面讲，“发现”的意思是开始了解某种之前无人知晓的东西。人们可以用任意一种眼光来看待理论——以科学家发明的描述世界的数学结构，或者以独立于我们存在的自然定律的表述，而这些表述是科学家发现的。
这在某种程度上是一个形而上学的问题：我们应该以何种程度接受我们的理论描绘的画面呢？是以真实的现实（我们发现的）还是仅仅以世界的模型（我们发明的）？因为这个世界同样可以被其他方式塑造成其他模型，比如那些和我们的思维方式不同的人类（或者外星人）。先把哲学思考放在一边，发明和发现之间还有一点区别，与过程有关：我们通过探索来发现，经常还是在偶然情况下；我们通过有计划地设计和建造来发明，意外因素在其中发挥的作用比实验和试错的作用要小得多。
当爱因斯坦构想出相对论时，他当然知道他想要做什么，并这么做了，因此人们或许会把相对论称为一种发明。但量子理论就不同了，在量子理论发展的每一个步骤中，“发现”甚至“无意中发现”通常是一个比“发明”更好的表述方法，正如普朗克的情况一样，（许多）发现者无意中发现的东西与他们希望和期待发现的东西截然相反——就好像爱迪生原本打算发明人造光，而不是发现人造黑暗。并且，就像普朗克的命运一样，他们有时候并不是十分了解他们工作的意义，当有人向他们解释它时，他们甚至会驳斥它。
普朗克在1879年关于热力学的博士论文中既没有成功地证实原子的存在，也没有证实原子不存在。甚至更糟的是，这让他在职业发展上毫无建树。他在慕尼黑的教授并不理解它；柏林一位名叫古斯塔夫·基尔霍夫的热力学专家认为它是错误的；另外两位这个领域的创始先驱赫尔曼·冯·亥姆霍兹和鲁道夫·克劳修斯婉拒了审阅它的请求。在这两封信没有收到答复之后，普朗克甚至千里迢迢地跑到波恩，亲自去克劳修斯的
家里拜访，但这位教授拒绝接见他。不幸的是，除了这几位物理学家，在谈到热力学时，就像普朗克的一位同事说的那样，“没有人……对它有任何兴趣”。” 缺乏兴趣并没有使普朗克感到不安，但它的确导致了一段凄惨岁月，在此期间他和他的父母生活在一起，在大学里担任没有报酬的讲师，就像门捷列夫那样靠着直接从上他课的学生那里收取课时费过活。 无论我什么时候同其他人说起此事，我都会看到惊讶的表情。因为某种原因，人们认为只有艺术家对艺术才有这样的热爱，他们甚至愿意做出任何牺牲，生活在最简陋的阁楼里，甚至最糟糕的情况，和父母生活在一起，才能继续从事他们的创作也在所不惜；但人们并不认为物理学家会有那样的激情。然而，我在研究生院认识几个学生，他们像普朗克一样面临着失败。悲哀的是，其中一个试图自杀。另一个说服哈佛大学物理系，允许他在拥挤的办公室的一张桌子上工作，不拿报酬。（一年之后，他们聘用了他。）第三个家伙，这个人我并不认识，几年之前因为考试不及格而退学，从此之后就给各个教员提交他心爱（但错得没边儿）的理论，这些理论都无人理会，接着在某一天他突然出现了，决定要说服他们——通过挥舞一把刀。他被保安拦住，再也没有回来。流行的传说不会讲述孤独的、不被赏识的物理学家割下自己一只耳朵的著名故事，但在我作为伯克利分校一名研究生的三年时间里，这三个故事，每一个都出于对物理学的激情。
普朗克，就和我那位在哈佛的无业研究生朋友一样，在他担任“志愿者”期间完成了足够优秀的研究，他最终找到了一份有报酬的工作。这花了5年时间。最终，凭借着纯粹的毅力、运气，以及——某些人说的——他父亲的干预，他艰难地在基尔大学得到了一个教授职位。在这之后的4年，他做出了让人印象深刻的工作，最后被招入柏林大学，他在1892年被提名为柏林大学的全职教授，这使他成为热力学精英团队的一分子。但这仅仅是一个开始。
