上個視頻，我們說了愛因斯坦在1905年提出了光量子假設(shè)，順便解釋了19世紀(jì)末遺留下來的光電效應(yīng)問題。
即使是美國實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家密里根對光電效應(yīng)驗(yàn)證了10年，發(fā)現(xiàn)愛因斯坦給出的光電效應(yīng)公式完全正確。
可依然沒有人相信量子化是能量的本質(zhì)，頂多認(rèn)為，能量只是在與物質(zhì)相互作用的時候才會表現(xiàn)出量子化的形式。
那問題是，為什么所有的人都固執(zhí)地認(rèn)為光的本質(zhì)是波動，而無法接受光是量子。這就是我們今天的主題：人類對光的認(rèn)識。
從古希臘開始，人們就覺得光是一種微小的粒子流，沒啥特殊的原因，就覺得粒子這東西比較熟悉，也就理所當(dāng)然地認(rèn)為光是粒子。
在17世紀(jì)之前，這種觀點(diǎn)沒有發(fā)生任何變化，對光的認(rèn)識基本上也沒啥進(jìn)展，到17世紀(jì)初這種情況發(fā)生了改變，第一個提出不同意見的人是意大利的數(shù)學(xué)家格里馬第，他發(fā)現(xiàn)把一個物體放在陽光下，形成的陰影邊緣是模糊的；
這讓格里瑪?shù)谙肫鹆怂梢岳@過障礙物，跑到障礙物的后面，如果把光也看成一種波，那么一部分光就會跑到物體的陰影部分，造成陰影的邊緣不是明暗對立的分界面。
他順便給這種現(xiàn)象起了一個名字叫衍射，或者繞射。從此以后光除了微粒說，就有了波動說。
英國皇家學(xué)會的胡克繼承了格里馬第的思想，在1665年出版了《顯微術(shù)》，明確的支持波動說，并且描述了光在肥皂泡上映射出來的色彩。
其實(shí)這個時候，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了波動最強(qiáng)有力的證據(jù)，就是衍射，不出意外的話，這時候光的波動說，已經(jīng)可以拍板了，畢竟粒子無法解釋繞射。
但是上帝可能覺得，這時候讓人類知道光是波動有點(diǎn)不符合劇本，就想著，讓誰進(jìn)去攪個局。這時，半路就殺出了個牛頓。
1666年的牛頓剛從三一學(xué)院畢業(yè)沒多久，正在家里躲避瘟疫，牛頓大部分時間都是在燒爐子，搞煉金術(shù)，累了就玩一玩光學(xué)實(shí)驗(yàn)，這兩件事是牛頓最大的愛好。
當(dāng)時的光學(xué)實(shí)驗(yàn)無非就是拿個透鏡，這看一看，那照一照，就這樣牛頓發(fā)現(xiàn)了光的色散；1668年牛頓還發(fā)明了反射式望遠(yuǎn)鏡，相比于以前的折射式望遠(yuǎn)鏡，反射式望遠(yuǎn)鏡的重量更輕沒有色差。
憑借這項(xiàng)發(fā)明1672年，牛頓就入選了皇家學(xué)會，他給皇家學(xué)會提交的第一篇論文就是他這些年對光學(xué)的研究，文章中總結(jié)了色散理論，并且提出光是不同顏色微粒的混合體。
其實(shí)牛頓心里也清楚格里馬第的發(fā)現(xiàn)，對于光是波還是粒子，牛頓在寫這篇文章的時候，也是左右搖擺，雖然他選擇了微粒，但心里也吃不準(zhǔn)。不巧的是，發(fā)生了一件事，讓牛頓覺得他這輩子都要堅(jiān)持微粒說，哪怕各種找補(bǔ)也不能放棄。
牛頓初來乍到，但胡克已經(jīng)是皇家學(xué)會，在光學(xué)上的權(quán)威，胡克對牛頓的文章提出了強(qiáng)烈的批評，說牛頓盜用他1665年的思想，而且說微粒一無是處。
想必胡克當(dāng)時也就是詐唬一下這個年輕人 ，但令胡克怎么也想不到的是，他這次真的是摸到了老虎的屁股，牛頓是出了名的小心眼，驕傲，自大，自我崇拜，缺點(diǎn)不少，但是這架不住人家有才華呀。
從此以后胡克就成為了牛頓的眼中釘，你胡克說光是波，好，我就認(rèn)為光是粒子，就這樣牛頓就成為了粒子說堅(jiān)實(shí)的擁護(hù)者。
一方面牛頓的影響力日益壯大，另一方面胡克也活不過牛頓于1703年去世，第二年牛頓就發(fā)表了他的巨著《光學(xué)》，用粒子解釋了光的折射、反射，甚至連衍射現(xiàn)象都被牛頓神奇的用力學(xué)定律給找補(bǔ)回來了。
甚至牛頓還解釋了這樣一個難題，既然光是粒子，為什么打到玻璃的時候，一些粒子就穿透了玻璃，一些卻被反射了回來？
這個問題你不學(xué)量子力學(xué)都無法解釋，而牛頓當(dāng)時就看似完美地給出了答案，要不說人家牛呢。
牛頓說，光粒子在以太中傳播的時候，就會造成以太的擾動形成以太波，光粒子乘坐以太波飛行，這個以太波時而被發(fā)射，時而透射，那光粒子也跟著以太波被反射和透射。
這個說法比較神奇，說它是波粒二象性一點(diǎn)也搭不上邊，倒是更有點(diǎn)像德布羅意的導(dǎo)波理論。這個理論，我們后面的視頻會加以解釋。
這么神奇的牛頓，胡克肯定不是對手，在這期間還出現(xiàn)了另外一個波動方面的支持者，他是荷蘭物理學(xué)家克里斯蒂安·惠更斯；
1690年惠更斯出了一本《光論》，他用波動也完美地解釋了折射和反射現(xiàn)象，認(rèn)為衍射用波解釋起來更加的合理；
而且他還指出，如果光真的是牛頓所說的微粒，為什么我們看不到兩條光交叉的時候，發(fā)生碰撞呢？
同樣惠更斯也阻擋不了牛頓《光學(xué)》的出版，因?yàn)榛莞褂?695年就去世了，此后牛頓又活了32年，支持波動方面的人基本上都沒活過牛頓。
不過這只是一方面，此時的牛頓已經(jīng)成為了經(jīng)典物理學(xué)教皇，牛頓的話都會被奉為真理，不管是誰反對牛頓，活得再長也不管用。
至此牛頓對光的解釋就統(tǒng)治了整個18世紀(jì)。牛頓、胡克、惠更斯之間關(guān)于光本質(zhì)的爭論，史稱第一次波粒戰(zhàn)爭，以微粒獲勝而告終。
很明顯“微粒”的獲勝，算不上是一次全面的勝利，并沒有讓所有人都心悅臣服，更多的是牛頓的光環(huán)在發(fā)揮作用。
牛頓雖然去世了，但整個18世紀(jì)，牛頓所建立的經(jīng)典力學(xué)大廈，依然金碧輝煌，牛頓的光環(huán)，依然，毫不褪色，不過這不影響革命者的出現(xiàn)。
1801年，新世紀(jì)剛剛開始，英國一位眼科醫(yī)生對光學(xué)非常感興趣，他就是著名的托馬斯·楊，在學(xué)習(xí)了上世紀(jì)的光學(xué)著作后，他同樣也覺得，為什么牛頓非要繞來繞去，用力學(xué)去解釋光的衍射現(xiàn)象。直接用波動解釋看起來更自然一些。
同年他就提出了干涉思想，如果光真的是波，那么一束光在通過兩條狹縫的時候，會在屏幕上留下明暗相間的干涉條紋，如果光是粒子，那么在屏幕上就只有兩道明亮的條紋。
這就是著名的楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，這個實(shí)驗(yàn)非常的簡潔、優(yōu)美，自己在家里點(diǎn)個蠟燭就可以完成。
楊在發(fā)表了自己的觀點(diǎn)以后，由于挑戰(zhàn)了牛頓的權(quán)威，受到了白紙黑字惡毒的攻擊，當(dāng)然這些謾罵的人都不是正兒八經(jīng)的科學(xué)家，科學(xué)家還是比較有素養(yǎng)的，最多在背地里嘲笑和諷刺一下；
而民間的學(xué)者就不管不顧了，寫信開罵，啥難聽說啥。楊深知自己犯了眾怒，就連忙寫了一份小冊子，印刷出版，
上面多半的文字，表達(dá)了牛頓怎么怎么好，自己多么崇拜牛頓，但牛頓也可能會犯錯誤，他的權(quán)威也許會對科學(xué)的進(jìn)步造成阻礙。
結(jié)果，小冊子只賣出了一份。
雖然楊的實(shí)驗(yàn)并沒有徹底否定微粒說，但卻引發(fā)了第二次波粒戰(zhàn)爭。這次戰(zhàn)爭的主場并非在英國，而在法國，這也可以理解，英國人誰敢說牛頓不對，那就等著挨噴吧，在法國就不一樣了，畢竟牛頓錯了，法國人又不丟面。
而且19世紀(jì)的世界科學(xué)中心，正在從英國往法國轉(zhuǎn)移。
1819年法國的科學(xué)院就提出了一個懸賞征文競賽，競賽的內(nèi)容是：用精密的實(shí)驗(yàn)確定光的衍射現(xiàn)象，以及用數(shù)學(xué)推倒出光經(jīng)過物體時的運(yùn)動情況。
一位名不見經(jīng)傳的法國工程師菲涅爾就向科學(xué)院提交了一篇論文，其中涉及了一個非常精妙的實(shí)驗(yàn)：圓盤衍射，還附有嚴(yán)密的數(shù)學(xué)分析來解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
科學(xué)院的泊松，支持微粒說，在看了菲涅爾的論文以后認(rèn)為：如果菲涅爾的結(jié)論正確的話，那么一束光在經(jīng)過一個大小合適的圓盤以后，會在圓盤陰影的中心看到一個亮斑，而且會在圓形陰影的外圍形成寬度越來越小的亮環(huán)。
在泊松看來，周圍的亮環(huán)尚且能接受，但是在圓盤陰影的中心出現(xiàn)亮斑絕對不可能。是騾子是馬拉出來遛一遛，一看便知，評審委員會就安排了上述實(shí)驗(yàn)，結(jié)果與菲涅爾計(jì)算的完全吻合。
這個圓盤衍射的亮斑也不知道為啥，以后就被稱為了“泊松亮斑”，而不是“菲涅爾亮斑”。但是這并不影響菲涅爾跨行成為繼牛頓、惠更斯之后，第三位光學(xué)界的傳奇人物。
菲涅爾之此后還提出光不是惠更斯認(rèn)為的縱波，而是橫波，類似于水波，振子上下震動，橫波就解釋了1809年人們發(fā)現(xiàn)的光的偏振現(xiàn)象，偏振說的是，光除了可以上下振，還可以躺著振，也可以有一個角度這樣來回振。
到這微粒就宣告破產(chǎn)了嗎？還沒有，微粒和波動還有一個存在分歧的理論預(yù)測，微粒認(rèn)為光在密度大的介質(zhì)，比如在水中傳播的速度比空氣中要快，而波動的預(yù)測則相反。
1850年法國人傅科測量了水中的光速，只有空氣中的3/4。從這以后微粒才徹底破產(chǎn)，人們才相信，原來牛頓也會犯錯誤，這簡直不可思議。
在往后的科學(xué)界中，只要科學(xué)家想表達(dá)自己的觀點(diǎn)受到了權(quán)威的壓制，就會拿牛頓舉例子，說牛頓權(quán)威當(dāng)年怎樣壓制托馬斯·楊，阻礙科學(xué)發(fā)展，以表示自己的憤怒。
那么接下來人們的困惑就是，光既然是一種波動，那么它都有哪些性質(zhì)？這個問題也很快有了答案。
1856年麥克斯韋統(tǒng)一了電磁學(xué)，順便也統(tǒng)一了光學(xué)，光就是電磁波的一種，這個我們之前的視頻有提到過，這里就不多說了。
第二次波粒戰(zhàn)爭至此結(jié)束，相比于第一次的波粒戰(zhàn)爭，第二次波動的勝利可以說是完勝，所有的人都心悅誠服；
不過，事情還遠(yuǎn)沒有結(jié)束，人類對光的認(rèn)識還只是皮毛而已，以后還有很長的路要走。
1887年赫茲剛證明了電磁波的存在，到1905年，也就短短的十幾年，愛因斯坦又說光是量子化的，這再次讓人想起了以前的微粒，想起了牛頓權(quán)威的鐵腕統(tǒng)治。
這難免讓人反感和排斥，所以說愛因斯坦在提出光量子以后，直到1922年他獲得諾貝爾獎的時候，人們都在盡量地回避光量子。
難道愛因斯坦就不知道光的干涉和衍射嗎？這些現(xiàn)象只有波動可以解釋呀，難道愛因斯坦在提出光量子的時候，以及往后的日子里都放棄了波動嗎？
其實(shí)并沒有，愛因斯坦也知道需要波動來解釋一些波的現(xiàn)象，但是他也堅(jiān)信光是量子化的，這一點(diǎn)可以在1909年9月份，他在德國自然科學(xué)協(xié)會上的一次演講中看出來，愛因斯坦一直在思考，波和粒子之間的關(guān)系。
他演講的題目是：就輻射的構(gòu)成和性質(zhì)，論我們觀點(diǎn)的發(fā)展過程，他認(rèn)為：未來的物理學(xué)將會出現(xiàn)一個全新的、關(guān)于光的理論，波動和粒子這兩個部分不可或缺，然后說了一大堆。
普朗克第一個站起了反對愛因斯坦。
雖然沒人接受，但愛因斯坦的話可能是關(guān)于波粒二象性最早的預(yù)言了，也可以說是波爾互補(bǔ)原理的雛形。我之前也說過，愛因斯坦最大的優(yōu)點(diǎn)就是，他的物理直覺，無人能及。
他也是第一個將概率解釋引入量子論的人，那已經(jīng)是1916年的事了，此概率解釋非波恩對波函數(shù)的概率解釋，請不要急著噴我，這個問題我們后面會提到。
不過此時的愛因斯坦已經(jīng)將研究重心放在了如何讓牛頓的引力方程符合洛倫茲協(xié)變性的問題，所以他在1915年之前在也沒有考慮過量子論的問題，畢竟一個人只能專心的干好一件事。
在量子論中，愛因斯坦短暫地退去，我們卻迎來了另外一位大神，他就是尼爾斯·波爾，在他的手里量子論達(dá)到了頂峰；
從下個視頻開始，我們就要回歸量子論，進(jìn)入原子世界，介紹人們?nèi)绾谓鉀Q原子模型，原子發(fā)射光譜，解決元素周期表排列，化學(xué)性質(zhì)，等等這些19世紀(jì)遺留的問題。
