赫兹留下的问题

没错，这个赫兹就是那个频率的单位赫兹（Hz），就是那个发现了电磁波，证明了麦克斯韦理论正确的那个赫兹。这是法拉第之后又一位顶级的实验物理学家，只可惜这位赫兹同学不能像法拉第一样长寿，才37岁就被上帝找去斗地主了。

麦克斯韦根据他的理论预言了电磁波的存在，并指出光也是一种电磁波。赫兹在他的实验里完美的证明了这些，他的实验证明了麦克斯韦这个统一了光、电、磁伟大理论的正确性，但是却同时发现了一个用着理论无法解释的怪异现象：光照到金属表面会产生电流，但是是否能够产生电流居然跟光的强度没有关系，只跟光的频率有关，这个事就叫光电效应。

问题麻烦在哪？

假设我们不懂量子物理，我们自己第一次看到这样的实验会作何感想？光照到金属表面会产生电流比较好理解，因为电流是什么？不就是一堆电子有规律的移动么。组成金属的原子里面有原子核以及围着它转的电子，这些电子在光照的情况下会吸收光的能量，能量越多速度越快，最后当能量积累到一定的程度的时候肯定会挣脱原子核的束缚脱离出来，这样电流就形成了。

这样想理所当然，那么按照这样的想法，只要有光照，电子的能量就会累积，光照的强度越大累积的速度越快，那么电子脱离的速度就越快，电流就越大。可是理想总是丰满的，现实的实验却骨感得很，实验说：能不能产生电流跟光照强度没有半毛钱关系，但是它跟光的波长频率有关。啥？波长频率？怎么能和波长频率有关呢，这样太能扯了吧……

然后问题就麻烦了，科学家们束手无策，这个问题赫兹1887年提出来，过了快20年了没人拿它有一点办法，直到我们神一样的男人爱因斯坦在1905年开挂般的发表了5篇划时代的论文，才真正解决这个问题。

量子力学的教父——爱因斯坦

在《量子扫盲——知道量子力学，但量子到底是个啥玩意？》里我们已经知道普朗克为了解决黑体辐射问题引入了能量子的概念，第一个被量子化的概念也就是这个能量，普朗克也因此被称为量子力学之父。不过普朗克虽然生下了量子力学，自己骨子里却不想承认它：一方面他虽然对能量做了量子化假设，但是他只是认为电磁波本质上是连续的，只有在发射和吸收这样发生了能量交换的时候才显示出他的量子性；另一方面，普朗克始终不肯完全放弃经典理论，他引入量子概念只是想给经典物理大厦做一些补丁，他依然希望自己能从经典物理里找到量子物理的依据。

连生父对量子力学都是这样的态度，所以你还能指望其他的物理学家怎么样呢？后来在量子物理里大名鼎鼎的波尔，在开始的时候也是反对量子这样怪异的东西的。所以，量子力学在初期可谓是有爹生没娘教，没人养也没人关心，但是有一个人不一样，他认为量子绝不应该仅仅被当做一种数学手段，而应该是揭露光的本质的一种手段，这个人就是爱因斯坦。

爱因斯坦克服了普朗克量子假说的不彻底性，他认为光不仅仅在发射吸收的时是不连续的，光本身也是不连续的，他在传播的过程中也是不连续的，也就是说光这玩意从头到尾都是不连续的，都是量子化的。这种观点在当时可谓石破天惊，一下子彻底颠覆了人们对光的认识，普朗克扭扭捏捏提出来的量子假说，爱因斯坦不仅完全接受而且极大了发展了这理论。

光电效应的完美解释

爱因斯坦对光作了上述的假设之后，这光电效应的问题就显得理所当然了。根据爱因斯坦的假设，光是由一份份光量子（后来改名为光子）组成的，每一份光量子的能量按照普朗克给出的公式，就等于普朗克常数乘以光的频率。所以，如果我光的波长比较长（也就是频率低）的时候，一份份的光量子能量比较小，这时候金属里面的电子吸收的能量不够，就无法逃脱出来形成电流，如果光的频率足够大，光子的能量就会足够大，金属里面的电子就能逃出来形成电流，这就跟实验非常吻合了。

对光进行量子化假设之后，你把光照强度增强也只是提高光子的数量，但是如果你的光子能量不够，数量再多也没用。

影响

爱因斯坦的量子化思想和光电效应的完美解释促使更多人开始认真思考量子假说，然后这种量子化的假设慢慢的被引入到了物理学的其他地方，开启了真正的量子物理的革命；另一方面，爱因斯坦对光电效应的解释无疑又证明了光是一种粒子，但是吊炸天的麦克斯韦理论说光是电磁波，赫兹也证实了这一点，所以光是一种波也是毋庸置疑的。光又是粒子又是波的这种现象促使人们研究光更深层的本质，最终导致了波粒二象性的发现。这些事情我们后面会慢慢一一说到。

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