文 | 火山

量子魔鬼

量子論告訴我們，物體能量的發(fā)射是一份一份的，它有一個(gè)最小的單位，而且，也不是連續(xù)的往外發(fā)射能量。這說明真實(shí)的世界是不連續(xù)的，也就是離散的，連續(xù)性的美好藍(lán)圖，也許不過是我們的一種想象。

在1900年，普朗克鼓起了最大的勇氣，作出了量子的革命性假設(shè)，但隨后他便為這個(gè)離經(jīng)叛道的思想而深深困擾。因?yàn)楦鶕?jù)這個(gè)假設(shè)，能量是不連續(xù)的，而且麥克斯韋理論也會(huì)受到質(zhì)疑，這個(gè)結(jié)論讓他大為吃驚和猶豫，不敢果斷的支持量子論。

普朗克就像是童話里的那個(gè)漁夫，他親手把魔鬼從封印的瓶子里放了出來，自己卻反而被這個(gè)魔鬼嚇了個(gè)半死。

不過普朗克的保守態(tài)度也并不是偶然的，實(shí)在是量子的思想太驚人，太過于革命。從量子論的成長歷史來看，有著這樣一個(gè)怪圈，科學(xué)巨人們參與了推動(dòng)它的工作，卻終于因?yàn)椴荒芙邮芩@世駭俗的解釋，而紛紛站到了保守的一方去，在這個(gè)名單上，除了普朗克，更有愛因斯坦，德布羅意，乃至薛定諤等偉大的物理學(xué)家。

光電效應(yīng)

普朗克量子假設(shè)的提出，一開始并沒有引起太大的關(guān)注，直到愛因斯坦將其運(yùn)用到光電效應(yīng)上，才產(chǎn)生了驚世駭俗的效果。

赫茲通過電磁波試驗(yàn)，證實(shí)了光是一種電磁波，但他同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，一旦有光照射在接收器的缺口上，那么接收器兩端的電火花便出現(xiàn)的容易一些。但赫茲并未對(duì)其深究，因?yàn)樵谀莻€(gè)偉大的年代，要做的事情太多了。

后來人們發(fā)現(xiàn)：當(dāng)光照射到金屬上的時(shí)候，會(huì)從它的表面打出電子來，這就是我們現(xiàn)在所熟知的光電效應(yīng)。

但光電效應(yīng)也讓科學(xué)家大為困惑，因?yàn)閷?duì)于特定的金屬能不能打出電子，是由光的頻率說了算，而打出多少電子則光的強(qiáng)度說了算，這和我們的常識(shí)是不符合的。我們的常識(shí)是：光的強(qiáng)度越高，打出的電子應(yīng)該越多才對(duì)。

1905年在瑞士的伯爾尼專利局，一萬二十六歲的小公務(wù)員，三等技師職稱，留著一頭亂蓬蓬頭發(fā)的年輕人，把他的眼光在光電效應(yīng)的問題上停留了一下，這個(gè)人的名字叫做阿爾伯特愛因斯坦。

愛因斯坦發(fā)現(xiàn)，根據(jù)普朗克的公式：E=hv，提高頻率不正是提高單個(gè)量子的能量E嗎？而更高能量的電子不正好能夠打擊出更高能量的電子嗎？另一方面提高光的強(qiáng)度只是增加量子的數(shù)量罷了，所以相應(yīng)的結(jié)果自然是打擊出更多數(shù)量的電子。

愛因斯坦說：根據(jù)這種假設(shè)，從一點(diǎn)所發(fā)出的光線在不斷擴(kuò)大的空間中傳播時(shí)，它的能量不是連續(xù)分布的，而是由一些數(shù)目有限的局限于空間中某個(gè)地點(diǎn)的能量值所組成的。這些能量子是不可分割的，他們只能整份的被吸收或發(fā)射。

組成光的能量的這種最小的基本單位，愛因斯坦后來把它們叫做光量子。一直到1926年，美國物理學(xué)家劉易斯才把它換成了今天常用的名詞，叫做光子。

于是，在一瞬間，閃電劃破了夜空，屬于量子論的一個(gè)全新時(shí)代來臨了。