前言
很早之前读的《上帝掷骰子吗》这本书，团队内部分享，做了个PPT，同步到博客。
整本书贯穿了一条主线——光到底是波还是粒子。这个问题纠缠了物理学几百年，从古希腊吵到20世纪，最后吵出了量子力学，发现了更严重的问题：这个世界到底是波还是粒子，我们自己也不知道。
可以直接跳到最后一部分看一图版本。
第一次波粒战争
最早古希腊人认为光是一种非常细小的粒子流。到了17世纪初，笛卡尔觉得光可能是一种压力，在媒介里传播。这时候已经有了两派：微粒说和波动说。
真正开打是17世纪中后期。
罗伯特·胡克（1635~1703），英国皇家学会的会员。1665年出版的《显微术》明确支持波动说。他虽然学术上挺厉害，就是性格不太好，到处得罪人。
1672年，29岁的牛顿造了一台望远镜，当选了皇家学会会员。他发现了光的色散——白色光其实是七彩光混合而成，每种颜色是不同的微粒。本来牛顿还没那么坚定，但胡克对他一顿猛烈批判，牛顿直接被推到对立面，一头扎进了微粒说。
另一边，荷兰物理学家惠更斯（1629~1695）认为光是在”以太”里传播的纵波，成功推导了光的反射和折射定律，甚至还能用波动说来解释牛顿环。1690年发表《光论》，波动说一度达到顶峰。
1703年胡克去世了。牛顿顺理成章当上皇家学会主席，一当就是24年。1704年牛顿发表《光学》，这时候他已经是出版了《数学原理》、发明了微积分、国会议员、造币局局长、皇家学会主席。。这地位。。难怪我们后世都认为牛顿可以代表物理学了。
在牛顿的光芒下，波动派再无生机——粒子派统治了接近一个世纪。
第二次波粒战争
1773年出生的托马斯·杨，简直是天才模板——2岁阅读各种经典，6岁学拉丁文，14岁用拉丁文写自传，16岁能说10种语言。。还破译了古埃及文字。这人被称为波动派的”立国之父”。
1801年和1803年，他用光的干涉效应解释了牛顿环和衍射现象。1807年发表《自然哲学讲义》，里面就有著名的光的双缝干涉实验——这是第二次波粒战争的号角。
但粒子派也不是吃素的。1809年发现了偏振现象，这个现象怎么看都不像是波能干出来的事，粒子派死死抓住这一点来抵抗。
转折在1819年。1818年法国科学院搞了个征文竞赛，题目是”用精密实验确定光的衍射效应”。评委全是粒子派的人——比奥、拉普拉斯、泊松。第二年，跳出来一个31岁的无名工程师：菲涅尔。他基于波动说，写出了一个天衣无缝的体系，完美解释了光的衍射。
泊松不服气，硬是把菲涅尔的理论套到圆盘衍射上，想证明中间会出现一个悖论式的亮斑。结果一实验——真的有个亮斑！粒子派本想挖坑，结果把自己埋了。
1821年，菲涅尔在论文中指出光是一种横波，完美解释了偏振问题——粒子派最后的阵地也失守了。他后来被称为”物理光学之父”。
粒子派还在死扛：根据粒子论，光速在水中应该比真空中快；波动论则认为相反。这成了一个可以判决的实验。1850年，傅科测出光在水中的速度只有真空中的3/4——波动论赢了。
再后来，麦克斯韦（1831~1879）在1856、1861、1865年发表了三篇电磁理论论文，认为光就是电磁波的一种。
波动派的巅峰，和两朵乌云
1887年，赫兹（1857~1894）用实验证明了电磁波的存在，也证实了光就是电磁波的一种。赫兹等人还提炼出了著名的麦克斯韦方程。
经过接近一个世纪的斗争，波动派终于战胜了粒子派，成了正统学说。19世纪末的物理学天空金光闪闪，经典物理帝国全盛时代。
然后1900年4月27日，76岁的开尔文男爵做了一次演讲。他说了一段著名的话：
动力学理论断言，热和光都是运动的方式。但现在这一理论的优美性和明晰性却被两朵乌云所笼罩。
第一朵乌云：迈克尔逊-莫雷实验。如果存在”以太风”，光速应该会受影响，但实验愣是没测出任何差别。
第二朵乌云：黑体辐射实验和理论对不上——波长长的区域一个公式好使，波长短的区域另一个公式好使，就是没法统一。
第三次波粒战争：量子登场
普朗克（1858~1947），德国书香门第出身，研究黑体辐射研究了整整六年。1900年10月，他憋出了一个公式，居然完美统一了两端。
但代价是：必须假定能量不是连续的，而是一份一份的。
E = hv
h就是普朗克常量。1900年12月14日，42岁的普朗克发表《黑体光谱中的能量分布》，宣告了量子的诞生。
从古希腊的芝诺追龟悖论开始，大家一直默认时间空间是连续的。普朗克这一刀，直接动摇了物理学的根基。
然后问题来了：光电效应。光照射到金属上会打出电子，但奇怪的是——只跟光的频率有关，跟光的强度无关。如果光是波，能量应该跟波的振幅（强度）有关啊？频率高了反而能量大，这波动说怎么解释？
1905年，瑞士伯尔尼专利局，一个26岁的小公务员站了出来——阿尔伯特·爱因斯坦。
3月17日，他发表《关于光的产生和转化的一个启发性观点》，提出”光量子“：提高频率提高的是单个量子的能量，而不是波的总能量。同一年的6月30日，他又发了《论运动物体的电动力学》，抛出E=mc²。。后世，我们称1905年是爱因斯坦奇迹年。
1923年，康普顿发现X射线被自由电子散射后会变成波长更长的射线——解释很简单，碰撞失去能量，波长变长。
波粒二象性：光不是问题，电子才是
法国贵族德布罗意（1892~1987）搞了个神操作：把E=mc²和E=hv一结合——那电子自己就有个频率，电子前进的时候也会有对应的波，叫”德布罗意波“。他还预言电子通过小孔会有衍射现象。
1927年，这个预言被实验验证了——电子，竟然也是波。
这下彻底乱了。原本大家在吵光到底是波还是粒子，现在发现：连电子这种实打实的”粒子”都有波动性。
问题升级了：
- 光：是波还是粒子？
- 电子：是波还是粒子？
- 世界：是波还是粒子？
单电子双缝干涉实验把这个诡异推到了极致：
一个电子打过去，屏幕上只亮一个点——它是粒子。但打了很多个电子之后，屏幕上竟然慢慢出现了干涉条纹——它又是波。
更诡异的是：如果你观察它是从哪条缝过去的，干涉条纹就消失了。你不看，它是波；你看，它是粒子。
上帝掷骰子吗？
1927年索尔维会议，物理学的全明星阵容。照片上有爱因斯坦、玻尔、居里夫人、海森堡、薛定谔、德布罗意、泡利、狄拉克。。基本上量子力学早期的所有人都在了。
这张照片背后是一场持续了几十年的辩论。
玻尔那一派（哥本哈根学派）说：是的，上帝掷骰子。世界本质上是概率的、不确定的。一个电子在你观测之前，既是波又是粒子，处于一种”叠加态”，观测的这个动作让它”坍缩”成确定的状态。
爱因斯坦死都不接受：不可能，上帝不掷骰子。他相信世界背后有一套确定的因果律，只是我们还没找到。”月亮在没人看的时候，难道就不存在吗？”
这场辩论，辩论出了量子力学。
一图流
