作者：胡桃夹子工作室

随着科学的进步，人们对世界的认知也是越来越完善，对各种事物的运转规律，也有了清晰明了的掌握。
但是，在一条公式出现之后，人们突然之间发现，物质世界的基础被动摇了！
这究竟是怎么回事呢？还还需要从对光的认知开始说起。
自古以来，光就被认为是这个宇宙最原始、最神秘的事物。远古神话中，往往是在“一道亮光”之后世界开始运转。光在人们心目中，代表着生命、活力和希望。
但，光究竟是什么东西？或者说，光究竟是不是一种“东西”呢？

# 微粒说 VS 波动说

从古希腊时期，就有科学家研究光的本质了。当时的人们把光看成是一种非常小的粒子流，换句话说，他们认为光是由一粒一粒非常小的“光子”组成的。我们把这种学说称为“微粒说”。

从直观上看，微粒说是很有道理的，它很好的解释了光为什么总是“走”直线，为什么会有“反射”。不过，微粒说也有几个难以回答的问题。比如，当时的人很难说清为什么两道光束“相互碰撞”时“光子”没有弹开。

后来，人们对自然世界有了进一步认识，开始研究“波动”现象，“声音是一种波动”这一观念也逐渐为人们所接受。既然声音是一种波动，那光为什么不能也是一种波呢？十七世纪，意大利数学教授格里马第让一束光穿过两个小孔后照到暗室里的屏幕上，得到了有明暗条纹的图像。他认为这种现象与水波的波动十分相像，这是最早的“波动说”。

波动说认为，光是由介质振动产生的一种波，就像“水波”是水面上下振动产生的结果。光束相互穿过却互不干扰这一现象，用波动说就能很容易解释清楚。

不过，波动说也有一个基本难题：任何波动都需要有介质才能传递。声音在真空中就无法传播。光则不是这样，它可以穿过几乎真空的宇宙，来到地球。

大约在十七世纪中期，关于光本质的两种对立学说“微粒说”和“波动说”相继形成，这两种学说就像两支军队一样。科学家就是军队中的“士兵”，相关理论和实验结果就是他们手中的武器。

这场关于光本质争论的“战争”又持续了两三百年，在此期间，无数科学家相继“参军”，牛顿、拉普拉斯、泊松选择了“微粒说大军”，胡克、惠更斯、托马斯·杨、菲涅尔则加入了“波动说大军”。

到十九世纪时，托马斯·杨、菲涅尔等科学家通过实验找到许多支持波动说的关键依据；此外，伟大物理学家麦克斯韦于 1856、1861 和 1865 年发表三篇关于电磁理论的论文，预言光是一种电磁波。1887 年，赫兹通过实验证实了这个预言。

波动说一手有理论，一手有实验结果，把微粒说打得“溃不成军”。光的波动说成为了板上钉钉的事实，当时主流科学家认定，光就是波，不是什么粒子。这一回合，波动说大军取得了压倒性优势，微粒说被打得“溃不成军”。

谁也没想到，微粒说大军还有机会卷土重来。

1900 年 12 月 14 日，就在人们准备欢度圣诞节的时候，德国物理学家马克斯·普朗克提出了量子理论的猜想。普朗克认为，量子是能量的最小单位，一切能量传输都是以量子为单位进行的，我们可以传输任意整数个量子，却不能传输 0.5 个量子。这就好比我们拿着零钱去商店买东西，在我国，钱的最小单位是“分”，也就是说你只能付给营业员 1 分钱、2 分钱，却不能付 1.5 分钱。

1905 年 3 月 18 日，爱因斯坦在普朗克量子理论的基础上，假设了光量子的存在，他认为光以量子的形式传播，并称这种量子为“光量子”。

爱因斯坦光量子理论的提出，标志着“微粒说大军”重新站到了波动说的对面——这次，微粒说是带着新武器来的。

沉寂已久的战场又一次燃起了硝烟，这一次，科学家们能不能终结这场持续了数百年的“战争”呢？

敬请阅读下篇。

文章由科普中国-星空计划（创作培育）出品，转载请注明来源

来源: 星空计划

内容资源由项目单位提供