1遠古之戰
光，是每個人見的最多的東西。自古以來，它就理所當然的被認為是這個宇宙中最原始的事物之一。在遠古神話中，總是“一道亮光”劈開了混沌和黑暗。
古希臘的時候，人們傾向於把光看成是一種非常細小的粒子流，換句話說，光是由一粒粒非常小的“光原子”所組成。當時的人為啥這麼想呢，其實最主要的原因還是古代的人們對除了粒子以外的其他的物質形式不是很清楚。
當黑暗的中世紀過去之後，波動現象被深入的研究和了解。聲音是一種波動的觀念深入人心，人們開始懷疑：既然是一種波，那麼光為什麼不能是一種波呢？但是波動說有一個基本的難題：既然波本身是介質的振動，那它必須在某種介質中才能傳播，比如聲音可以沿著空氣振動，但在真空中就無法傳播。而光則不然，它似乎不需要任何介質就可以任意的前行。為了解決這個難題，一個叫做的“以太”的充滿整個宇宙的超級牛逼的介質就這樣出現了。
就在這樣一個奇妙的氛圍中，光的波動說登上了歷史舞臺。這個新生力量似乎是粒子說的前世冤家。它們倆展開了一個長達數個世紀之久的戰爭。
2第一次波粒大戰
從初中到高中的所有歷史課上凡有戰爭，必有導火索，這次物理學上的大戰也不例外：波義耳在1663年提出了一個理論，他認為我們看到的各種顏色，其實並不是物體本身的屬性，而是光照上去才產生的效果。這個論調本來和微粒波動沒有半毛錢關係，但是卻引起了對顏色屬性的激烈爭論。
在格里馬第的眼裡，顏色的不同，是由於光波頻率的不同引起的。他的實驗引起了羅伯特.胡克的興趣。他重複了格里馬第的工作，並仔細觀察了光在肥皂泡裡映射出的色彩以及光通過薄雲母片而產生的光輝。根據他的判斷，光必定是某種快速的脈衝。波動說由於胡克這位牛人的加入，一時間佔了上風。
然而，在冥冥之中，上天給波動說安排了一個異常牛逼的對手，他叫艾薩克.牛頓。牛頓當時才29歲出頭，正準備大展拳腳。在寫給英國皇家學會秘書的信裡，他介紹了他關於光和色的理論，說白了就是那個關於光的色散的實驗。
大多數科普讀物都是這樣介紹這個實驗的情景的：在一個炎熱難忍的夏天，牛頓戴著厚重的假髮待在一間小屋裡。窗戶全都被封死了，窗簾也都被拉上了，屋子又悶又熱，一片漆黑，只有一束亮光從一個特意留的小孔裡射了進來。牛頓身上汗如雨下，他把手裡的一個三稜鏡插進一個小孔裡，原來的那束白光不見了，而在屋裡的牆上，映射出一條常常的彩色寬帶：顏色從紅到紫。
當然真實的情況是不是這樣，其實蠻難說的，但是大致情況應該不會差太多吧。正是憑藉這個實驗，牛頓得出了白色光是由七彩光混合而成的。在牛頓的理論裡，光的複合和分解被比喻成不同顏色微粒的混合和分開。
胡克這個爆脾氣的小夥計對牛頓的觀點進行了猛烈的抨擊，聲稱牛頓論文中正確的部分是竊取的他的想法，而牛頓“原創”的微粒說則不值一提。這一批評不要緊，讓本來還在波動和微粒之間搖擺不定的牛頓徹底倒向了微粒說，牛頓表示：聽說你不服。
胡克死後第二年，牛頓出版了他的鉅著《光學》，在時間上，這是一次精心安排的戰術，因為其實這本書早就寫完了。在打擊報復這件事情上，牛頓真是不遺餘力。在這本書中，牛頓詳細闡述了光的複合和分散，從粒子的角度解釋了薄膜透光、牛頓環以及衍射試驗中發現的種種現象。他駁斥了波動理論：為什麼光無法像聲音那樣繞開障礙物前進。而在粒子方面的基本困難，牛頓則加以天才的解釋。他從波里吸收了許多東西，比如將波的一些有用的概念如振動、週期等引入微粒論，從而很好的解決了牛頓環的問題。在另一方面，牛頓把微粒說和他的力學體系結合了起來，一時間讓這個理論呈現出了無與倫比的力量。
這完全是一次摧枯拉朽的打擊，當時的牛頓早已不是那個年輕的牛頓。那時的牛頓早已經出版了《原理》，創立了微積分，那時的牛頓已經成為了神話般的人物。
第一戰：粒子說勝利。
3第二次波粒大戰
轉眼間，一個世紀快要過去了，牛頓所提倡的光是一種粒子的觀念早已深入人心，以致於人們都快要忘記了它的對手的存在。
然而，1773年6月13日，英國一個教徒的家庭裡天降偉人，他叫托馬斯.楊。這個未來反派的領袖的成長史真心是一個“勵志”故事：他2歲就能夠閱讀各種經典，6歲時開始學習拉丁文，14歲時用拉丁文寫過一篇自傳，到了16歲時他已經能夠講10種語言。
然而，他年輕時候的牛逼事蹟也只是他生命中的小小陪襯，他的人生才剛剛開始。
托馬斯.楊在研究牛頓環的明暗條紋的時候，被波動的想法深深打動了。“為什麼會形成一明一暗的條紋呢？”他想：“用波來解釋不是很簡單嗎？明亮的地方，那是因為兩道光正好是“同向”的，它們的波峰和波谷正好相互增強，結果造成了兩倍光亮的效果；而暗的那些條紋，則一定是兩道光正好處於“反向”，它們的波峰波谷相對，正好相互抵消了。“
為了驗證個這個想法，他立即進行了一系列實驗，其中有一個實驗名揚海外：光的雙縫干涉。（小夥伴們在高中課本中一定學過這個實驗吧）
廢話不多說，直接上圖：
實驗是這樣滴：把一支蠟燭放在一張開了一個小孔的紙前邊，這樣就形成了一個點光源，現在在紙後邊再放一張紙，不同的是第二張紙上開了兩道平行的狹縫。從小孔中射出的光穿過兩道狹縫投到屏幕上，就會形成一系列明、暗交替的條紋。
楊的著作點燃了革命的導火索，物理學史上的”第二次波粒大戰“開始了。高傲的微粒仍然沉浸在牛頓時代的光榮裡，並不把波動軍團放在眼裡，然而後來他們發現干涉條紋這門超級大炮的威力著實驚人，無論微粒怎麼努力，也無法躲開它的無情轟炸:微粒軍團無論怎麼努力，也無法說明兩道光疊加在一起怎麼反而會造成黑暗，而波動方面則可以輕而易舉的解釋。
在節節敗退之後，微粒方面展開了猛烈的反擊，其中最著名的就是1809年馬呂斯提出的偏振現象，然而這並不能打敗波動軍。
決定性的時刻在1819年到了。1818年，法國科學院舉辦了一個懸賞徵文競賽，競賽的題目是利用精密的實驗確定光的衍射效應以及推導光線通過物體附近時運動情況。競賽評委會由許多科學家組成，大都是微粒說的擁護者。
然而戲劇性的一幕出現了，一個不知名的法國工程師——菲涅爾向組委會提交了一篇論文。在這篇論文裡，菲涅爾採用了光是一種波動的觀點，並以嚴密的推理圓滿的解釋了光的衍射問題。然而泊松並不相信這一結論，對它進行了仔細的審查，結果發現當他把這個理論應用於圓盤衍射的時候，將會在陰影中間出現一個亮斑。這差點使得論文夭折，但是評委之一的阿拉果堅持要做實驗驗證，結果真的出現了一個亮斑，和理論預測的分毫不差。
這個亮斑後來被相當誤導性的稱謂”泊松亮斑“，然而這並不影響結果，菲涅爾的理論成為了第二次波粒戰爭的決定性事件。當然，還有一個問題要解決：偏振問題。1821年，菲涅爾發表了題為《關於偏振光線的相互作用》的論文，用橫波理論成功的解釋了偏振現象，攻克了戰役中最難以征服的據點。
到了19世紀，微粒說唯一能夠挽回戰局的就是光速在水中的測定結果了。因為根據微粒理論，這個速度應該比真空中的光速要快，而根據波動論，這個速度應該比真空中要慢才對。1819年5月6日，傅科向法國科學院提交了他關於光速測量實驗的報告：他發現水中的光速要小於真空中的光速，後者只有前者的3/4.。
這一結論徹底宣佈了微粒說的死刑。
第二戰：波動說勝利。
3第三次波粒大戰
1900年12月14日，這一天是“量子”的誕辰，量子這個幽靈從普朗克的方程中脫胎而出，開始在歐洲上空飄蕩。然而，如果你認為量子從一誕生開始就是以一副救世主的姿態出現的話，那你就大錯特錯了，實際情況是一開始，根本沒人理它。因為如果量子理論是正確的話，首當其衝的就是麥克斯韋的電磁場論，但是麥氏理論看起來是那樣的完美無瑕，又是那樣的深入人心，不容置疑。
直到有一天，一個叫做光電效應的物理現象被提了出來，發現無論如何也無法用經典的電磁場論來解釋，換句話說，用經典理論得出的結論總是和實驗結果完全相反，令人費解。
1905年，在瑞士的伯爾尼專利局，一位26歲的小公務員在光電效應上停留下來，這個人的名字叫阿爾伯特.愛因斯坦。於是，一瞬間電閃雷鳴，暴風雨即將到來。
1905年，愛因斯坦閱讀了關於普朗克的大量論文，量子化的概念深深的打動了他，憑著一種直覺，他感到，對於光來說，量子化也是一種必然的趨勢。愛因斯坦寫道：根據這種假設，從一點所發出的光線在不斷擴大的空間中傳播時，它的能量不是連續分佈的，而是由一些數目有限的，侷限於空間中某個地點的“能量子”所組成的，這些能量子是不可分割的，他們只能整份的被吸收或者發射。“組成光的能量的這種最小的基本單位，愛因斯坦後來把它們叫做”光量子“。
愛因斯坦後來因為對光電效應的神級解釋而獲得了諾貝爾物理學獎，然而這並不重要，因為，小夥伴們有沒有發現一個問題：光量子是個什麼鬼？難道我們不是很清楚的已經下結論光是一種波動嗎？光量子是個什麼概念？
也許這就是宿命的輪迴，在繞了一大圈後，又回到了起點。第三次波粒大戰一觸即發。這一次的戰爭與前兩次不同，前兩次只是關於光的，而這一次將撼動整個物理世界。
捲土重來的微粒軍團攜光電效應和康普頓效應猛烈進攻，波動軍團節節敗退，但是波動軍團苦心經營的陣地也不是那麼容易攻破的。托馬斯.楊的兩道光依然不屈不撓的顯示出明暗相間的干涉條紋來，泊松亮斑依然在陰影的正中間出現，麥克斯韋的電磁場論依然優雅的給出準確的預言。
戰局很快就陷入了僵局，雙方都在自己得心應手的陣地之內，誰也無力去佔領對方的地盤。
1912年，玻爾和瑪格麗特在離哥本哈根不遠的一個小鎮上結婚，隨後他們前往英國展開蜜月，當然，有一個人是不能不去拜訪的，他的老朋友——盧瑟福教授。
雖然是在蜜月期，原子和量子的圖景還是沒能從玻爾的腦海中消失，現在玻爾必須做出選擇：要麼放棄盧瑟福模型，要麼放棄麥克斯韋的經典理論，和很多電視劇的劇情差不多，玻爾選擇放棄後者，放棄了過去的老的理論，選擇了新的革命性的理論。
玻爾根據巴爾末公式有了一個大膽的想法（關於這個巴爾末公式不提也罷，已經成為歷史塵埃了）：原子內部只能釋放特定量的能量，說明電子只能在特定的”勢能位置“之間轉換。也就是說，電子只能按照某些”確定的“軌道運行，這些軌道，必須符合一定的勢能條件，從而使得電子在這些軌道之間躍遷時，只能釋放出符合巴爾末公式的能量來。
好了，一切都明白了，在原子內部，連續性被破壞，量子化條件必須成為原子理論的主宰。一個完整的關於原子的理論體系第一次被建立起來，雖然這個體系留有濃厚的舊世界的痕跡，但它的力量無論如何不能低估。
不過，很快問題就來了。電子的軌道不是連續的，為什麼呢？玻爾的理論沒能給出解釋，玻爾只是態度強硬的做出了硬性規定。一個叫德布羅意的小夥伴這樣想著。
他指出，電子在前進的時候總是伴隨著一個波，更要命的是，這個波的速度竟然遠超光速。愛因斯坦對於這個也只是睜一隻眼閉一隻眼。德布羅意把這個波稱為”相波“，後人為了紀念他，也叫”德布羅意波“。
但是，等等，我們似乎在談論一個波，在電子這個大後方，竟然出現了波動的奸細。
1924年，玻爾曾試圖調停，提出了一個對應原理，然而，最後的結果是，誰也不願意妥協，戰爭繼續進行。
當時流行著一個笑話：物理學家們不得不在星期一三五把世界看成粒子，在二四六則把世界看成波。到了星期天，他們乾脆待在家裡祈禱上帝保佑。
第三次波粒大戰即將進入高潮，世界將變的面目全非，我們即將進入”量子力學的新時代“，看好奧，過去的那段只能叫”量子理論“，兩個學說的新領袖將帶領我們進入一個與過去完全不同的時代，最終，世界將成為一個我們完全無法想象的世界。
上帝真的在擲骰子。
波粒大戰的高潮已經來了，欲知後事如何，趕快關注小編吧，我們明天繼續
閱讀更多 太二真人講科普 的文章
