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注：每篇科普都能找到一首Coldplay的歌来搭配，恩，他们的物理一定学得不错。
光是什么神渔夫第三期
光是什么？为什么我们看得见，可又摸不着？为什么太阳年年给我们光，却感觉地球没多啥也没少啥？光照到身上会热，那么光是热么？等等，热又是啥……爱因斯坦到死都没明白。
牛顿：光是粒子！啪
科学家们思路比我们要清晰一些，当时他们认为自然界能让我们观察到的东西分两类，一类是波，一类是粒子。波能不断“晃悠”，粒子就是很小很小的小颗粒。把“东西”砸得碎得不得了，就得到了粒子，所以粒子也可以叫小“东西”。这些“东西”一“晃悠”就产生了波，所以波也可以“晃悠”。
所以，“东西”一“晃悠”，就有了波。比如水晃悠成水波。水波是水吗？不是，但是有水波的水和没水波的水一样吗？显然不一样。水和水波有固定的连带关系吗？没有，每一点水基本还在各自的位置没动，但是水波可以传到很远。因此可以看出，水波就是水波，属于波；水就是水，属于“东西”。这是两种事物。
那么好了，光是波还是粒子？是“晃悠”本身，还是一堆跑得很快的小“东西”？开始时，大家都说不太好，直到牛顿老先生做了个三棱镜实验，然后没多想便宣称：光是粒子。
这下好了，所有人都得承认光是粒子。牛顿可是那个年代的科学之神（八卦一下：牛顿为了巩固自己的地位，多次在报纸等媒体上以他人名义发表支持自己且攻击他人的文章；他还利用自己在皇家法院的地位操纵判决，坑的人包括莱布尼茨……牛顿的事迹很多，比如（美）詹姆斯·格雷克的《牛顿传》里有不少；霍金的《时间简史》附录中也有一些鲜为人知的故事）。就这样过了一二百年，终于有人设计了个粒子绝对做不到而光做到了的试验证明了光是波，糊了一二百年来无数为牛顿的粒子说叫好的人一脸。
托马斯杨：光是波！啪啪
这试验是怎么设计的呢？设计这试验的叫托马斯杨。我估计他是想到了一堵墙。你往墙上扔个球，球肯定过不去，但是你在墙这边说话墙那边的人可听得见。
为什么？因为你说的话是波，是“晃悠”，就算有墙挡着，只要墙不是太大，“晃悠”就可以晃过去。这就像池塘里放一块石头，没见过在池塘中间放一块石头就能把水波都挡住。但是在池塘中间建个土坝就能把水波挡住，因为土坝相对于水波的晃悠幅度大，石头相比就小。
光“晃悠”的幅度一定很小，毕竟我们看到的光都是走直线的，没看着过光晃着过来。那么墙也得小，可墙太小做完没法拿，拿起来一不小心又找不到了，这怎么办？托马斯杨的办法是，在一大块东西上开两个很近的小缝，俩缝中间不就是堵很小的墙了么？他刻了无数次小缝，终于让他实现了：
一种衍射图样
从俩缝这边放光，缝那边会出现条纹，一道一道的。这下绝了，你扔个球，球能一下子分成一堆一堆的道道？光是波无疑了！牛顿装逼装了这么多年，终于打脸了（关于托马斯杨绝杀牛顿那段历史，还有更多有趣的故事。可在百度百科中搜索关键词“光学发展简史”。亦可参考郭奕玲著《物理学史》第四章“经典光学的发展”）。这下整个科学界都震动了，无论是不是研究这个的都很激动，因为所有科学家都从中学到了一点：不能迷信权威。
这下托马斯杨成了权威，结果就又有人做实验把托马斯杨绝杀了。
爱因斯坦：光还是粒子！啪啪啪
这个实验叫光电效应，就是说拿光一照他那仪器，就出电了。更重要的是，全世界的人照着造他那仪器，造完拿光照实验结果都和他一样。这就是一个严谨而有价值的实验所具有的可重复性。
行外人看这和光是粒子还是波也没啥关系，可是科学家在试着拿波的那堆理论解释时，很多现象解释不通。其中有一个叫做“存在临界波长”。这啥意思？就是说光的波长要不够短，你咋照都照不出电来。但是波长要够短，轻轻一照就出电。同时要解释一下，光的力量和波长是相反的，波长越短光越有力。
光电效应实验装置示意图
这可以联想到，你往桌上倒玻璃球，倒再多桌子也不会塌。要是换成大铁锤，一下桌子就塌。并且就算你倒玻璃球的总质量超过了大铁锤的质量，桌子也不会塌。这不由得让人联想起这光电效应来。波长不够短的光就像玻璃球，倒再多也没用。波长够短的就像大铁锤，一点就够。
换而言之，把光理解成一个一个东西，由一个个东西自身的力量来量度光的力量就可以很好解释这现象；用波的观点，即以振动的疯狂程度来量度光的力量，就根本说不通。
当然这种极其不严谨的思辨没法说服科学家们。有个人在假设光是粒子的前提下用数学完美解释了试验现象。用数学完美解释的意义在于，以后在别人做实验之前，他就能给出实验结果该是多少。这种预言家一样的逼格就是有严谨数学的科学的力量。
这个人是爱因斯坦。他让光是粒子这一说法重回人们视野。不过他的推导过程其实很简单，让爱因斯坦得了诺贝尔奖，相对论却没有得奖。有人说这对爱因斯坦不公平，其实这很公平，因为爱因斯坦的这一成果，虽然技术含量很低，但是其重要价值是：打破了人们思维的定式，从而直接促进了整个时代的科学发展。
诺贝尔奖看重的是积极而巨大的影响力，从来不是难度。这打破定式的功劳之巨大，可以从爱因斯坦这篇论文的发表过程看出。那是在爱因斯坦发表了狭义相对论之后。按照当年德国期刊的惯例，一旦审核通过了一篇论文，那么该科学家接下来的全部论文免审发表。这是很聪明的做法，即使接下来的论文内容不佳，折的是科学家的名声，他自然以后不敢再随便乱写，编辑们还能省下精力。于是爱因斯坦这篇用光的粒子性解释光电效应的文章看都没看就被发表了。
普朗克与爱因斯坦
发表之后没几天，有个人拿着文章就来找爱因斯坦，并且把爱因斯坦一顿臭骂，骂的内容大概是：“你咋把好几百年前牛顿那一套又拿出来啦！”足见思维定势影响之可怕。
普朗克：我自己啪啪啪
这位骂爱因斯坦的大神就是普朗克，作为量子学说的开创者，普朗克是量子学说最大的反对者。普朗克用后半辈子来试图推翻自己前半辈子最伟大的成果。顺便说一下，科学家并不都这么有个性。
他的成果是什么呢？他让量子理论诞生了，很现实地诞生，因为他实际上是给出了一个炼铁工人们梦寐以求的规律。炼铁时铁会变红变亮，并且不是简单的亮，烧得再热还会变色。这显然和温度有关。而炼铁的温度很关键，同样的材料如果温度不好炼出来的东西就是倚天剑和烧火棍的区别。以前工人都是瞪眼睛瞅，用经验来拿捏温度，如果老工人退休了，整个工厂的铁可能就要好长一段时间都炼不好。所以人们急于找出铁的温度和它发光的关系。科学家们叫这做“黑体辐射的规律”。
人们弄出了很多理论来解释这玩应。当时可以测出对应温度下发出的光的波长分布。所谓波长分布就是不同力量的光各占多少。有人的理论能解释测出结果的左半段，有人的能解释右半段，但是没人能用一个公式把两半都算出来。有人说了，好办，各取一半合一块，需要哪半用哪半！这确实能解决问题。
如上一集所说，解决问题的办法的确有一万种，但是这种各取一半合一块的方法显然不能让人满意。如果是工人，这其实已经足够了，足以解决他们的生产问题。但是如果我们若满足于此，科学就没法进步了，我们可能至今也没能弄出量子力学。科学家的思维就是，不仅仅满足于解释问题，而要能够圆满且严谨地解释问题，也就是说永远不能敷衍了事。正是这态度使得科学一步步发展至今。
幸运极了，普朗克不喜欢敷衍。他决心弄出一个公式就能算出整个黑体辐射的规律。他的方法还是老样子，照着数据凑公式。数学很好的他通过努力终于凑出来一个，然后他在对照公式找物理意义时发现：这个式子里用来描述能量的部分是一份一份的。
这意味着，做一个打趣的比喻，我给你一拳，你感受到的疼痛应该是一下一下的……不过由于这个“份”太小，平常咱们感觉不到。
普朗克被自己弄傻逼了。
这个思想启发了无数人。包括爱因斯坦，他看过普朗克的公式后提出了上面说的解释光电效应的理论，然后被普朗克一顿臭骂。骂得爱因斯坦到死也没敢相信量子理论。
物理学界全明星照——1927年索尔维会议
幸运的是，有很多人没被普朗克骂着。他们以普朗克的这一伟大思想为主导，一步步打开了量子力学的大门。
结语
等等，光到底是啥还没说呢，咋就量子力学了？又有实验证明是波，又有实验证明是粒子，难道所谓“波粒二象性”就是这么来的？感觉好牵强……
科学家们也觉得牵强。于是他们设计了试验来试图理解波粒二象性的本质，即理解光的本质。这方面努力直接促进了量子力学的发展，可结果让人毛骨悚然。有的科学家看了试验结果后甚至放弃了科学开始研究宗教。因为科学家们意识到，他们正在发现一个东西，一个试图隐藏自己很久了的东西……
下一集我们将开始探讨量子的本质。
神渔夫
南大天文系学生
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