第39章 波粒二象性天幕奶龙还有3个小时降临地球。
世界各大媒体平台将这条消息传得沸沸扬扬，他的到来是救赎还是毁灭，我无从得知，众说纷纭，我只想先吃个炸鱼薯条。
宇宙无穷，人生渺小，我从一无所有中来，自当归于虚无。
唯独让我牵挂、难以放下执念的，便是玛丽太太家的炸鱼薯条了。
不大，薯条很干，初相识于三年前，我年少，它缥缈，浅尝一口：“哇，很好吃。”
“wake up!wake up!天幕开播了”英格兰的一个底层少年被叫醒，睡眼朦胧地疑惑道：“真的假的？”
【光的波粒之争：一场颠覆世界观的物理学战争
物理学史上最激烈的一场“战争”，不是在战场上，而是纸张上。
交战双方是牛顿与惠更斯，人类聪明的两颗大脑。
争论的核心只有一个：光，到底是粒子还是波？
牛顿说光是粒子，惠更斯说光是波。两人争论一生，谁也无法说服谁。
最终，牛顿“赢了”，不是因为他正确，而是因为他名气更大。
整个物理学界因此被带偏了一百多年。
如果光是粒子，屏幕上应出现两道亮线，像子弹穿过两个洞。
实验结果：屏幕上出现的不是两道线，而是一排明暗相间的条纹，即干涉条纹。
干涉是波的独有特性，如水波的叠加。这个实验漂亮地证明了：牛顿错了，光是波。波动说重回主流。】
麦克斯韦站在实验台前，指尖无意识地绕着那截铜丝。
关于光的本质之争，他比天幕更清楚这段历史，上上个世纪牛顿的名
但波动说抬头的前提，就是以太大行其道。
而他和法拉第刚刚做完的实验恰恰证明了一件事：
以太不存在。如果光真的只是波，它又该依附在什么东西上传播？
他忽然绕紧铜丝，想到一种可能：
会不会光根本不需要介质？
他看了法拉第一眼，法拉第也正若有所思地皱着眉。
普林斯顿的书房里，爱因斯坦没绕铜丝，却也在想同一个问题。
光本质这件事几乎占据了他从少年到青年的全部失眠之夜，后来证明牛顿错了，惠更斯也不全对，而正是这“两个都不对”的裂缝里，诞生了他的狭义相对论，又催生了量子力学。
他看着天幕，轻轻叹了口气，一场被名气耽误了上百年的物理真相，也算是他整个学术生涯的开端。
冷知识：爱因斯坦拿诺贝尔奖不是相对论，很多总是以为是相对论，但是高中课本已经告诉过你是光量子假说了。
篝火边倒是另一种讨论方式。
一个佃户指著被火浪扭得晃动的空气，振振有词：
光是一道一道的，像水一样，打到水面能透过去。
另一个马上反驳：不对，光打在金属上会弹回来，就跟苹果扔到墙上反弹一样。
两个人谁也说不过谁，最后一齐看向旁边一直没吭声的老农。
老农背对着他们，神秘兮兮的，把烟斗从嘴边拿下来，慢悠悠吐了口烟：光嘛，大概跟这篝火差不多，又能照亮你，又能烧疼你。
两人对视一眼，似懂非懂地点了点头。
【1905年，26岁的爱因斯坦研究“光电效应”：
用光照射金属，金属会释放电子。
实验结果令人费解：
如果光是波，能量应与光强有关，光越强，电子能量应越大。
但事实是：只要光的频率不够高，无论光多强，都打不出电子；频率够高时，即使光很弱，也能打出电子。
爱因斯坦的解释：光不是连续的波，而是一颗颗能量包——他称之为“光量子”（后称光子）。
每个光子的能量只与频率有关。
这个解释完美解决了光电效应，但也带来了更大的麻烦：
？粒子怎么可能产生干涉？
答案匪夷所思：光既是波，又是粒子，这就是波粒二象性。
更疯狂的事：单个光子的双缝干涉
科学家用单光子重复双缝实验：每次只发射一个光子，按理只能穿过一条缝，屏幕上应只出现两道亮线。
但结果再次震惊世界：一个个光子发射下去，屏幕上慢慢出现了干涉条纹。
一个光子，它在跟谁干涉？
答案更疯狂：光子在跟自己干涉。】
年轻的牛顿站在石阶高处，看着天幕上那个“波粒二象性”的结论，怔了好一会儿，忽然笑了。
被天幕气得无可奈何的笑。
他这辈子最引以为傲的成就之一，就是用三棱镜劈开了白光，然后断言光是粒子；
惠更斯跟他吵了一辈子，说光是波；两个人到死都没能说服对方。
现在后人告诉他：你们都对，你们也都错。光既是粒子，又是波。
踏马的，上帝耍猴玩呢？
他笑了半天，最后嘟囔了一句，光既能是波又能是粒子，那苹果是不是能既是苹果又不是苹果？
这不是普通的苹果，这是王维牛顿故事里的苹果。
法拉第坐在实验台边，表情管理还算到位，但手指已经不自觉地开始揉太阳穴了。
一个光子能自我干涉，这怎么解释啊。
他知道双缝实验，知道波动说为什么重新占了上风，但单个光子能产生干涉这件事，怎么说呢，难道光子会影分身，搁那反复横跳呢？左脚踩右脚上天呢？
他沉默了很久，低声说了一句，这个问题留给后人慢慢头疼去吧。
篝火旁，佃农们这次没有再激烈争论，因为他们发现自己连问题都提不出来。
一个佃农皱着眉头想了半天，光不是照在墙上会亮一片吗，为什么穿过一条缝会变成两道亮线，光还会拐弯？
被老农瞪了一眼说那不是拐弯，那是衍射，不是两道，只是两道最亮。
年轻佃农问那干涉又是什么。
老农沉默了片刻，认真地回答道，大概就像田里浇水，一个水渠和另一个水渠的水撞在一起，水面就会起波浪。
年轻佃户警觉：你不是老农，你究竟是谁？懂这么多。
老农转过身来，其实他是镇长刘易斯，只是过来装个逼的，乱讲一通的。
大刘这个人见识广大，而且为人和善，整天笑呵呵的，算是最好的一届镇长，大家都亲切地称呼他刘“慈欣”。
【根据量子力学，当你不观察时，光子同时穿过两条缝，它处于一种叠加态，既在左边又在右边，既是波又是粒子，然后自己与自己发生干涉。
观察者效应：光子“知道”你在看
科学家想知道光子到底从哪条缝穿过，于是在缝口安装了探测器。
结果诡异
这意味着：观察行为本身，改变了光子的行为。
这就是量子力学中最著名的观察者效应。
它彻底颠覆了世界观，在量子世界里，观察不是被动的记录，而是主动的参与。
而，1979年，物理学家惠勒提出了更疯狂的“延迟选择实验”：
等光子穿过双缝之后，再决定是否观测它，讲人话就是把探测器放在双缝后。
”发生的事，怎么能被“未来”的观测改变？
1984年，马里兰大学真的做了这个实验。
结果令
你现在的选择，决定了光子“过去”的状态。 因果律似乎被打破了。
更严谨的解释是：
在光子被观测之前，它的状态根本就不确定，它既不是粒子也不是波，而是可能性的叠加。
观测的那一刻，波函数坍缩，“过去”才真正发生。
量子力学之父玻尔曾说：“光子发生之前，没有任何物理量是客观存在的。”
这听起来像哲学，但它是已被无数实验证实的物理学结论。】
什么叫观不观测会影响光子的状态，光子是长眼睛了还是咋了，这是骗人的吧？
牛顿站在石阶高处，手稿上刚才写下的“波粒二象性”几个字墨迹还没干，天幕又砸下来一个更匪夷所思的结论。
观测决定光子的状态。
你不看它，它是波，自己跟自己干涉；
你看它，它立刻坍缩成粒子，规规矩矩走单缝。
他感到一阵鸡皮疙瘩从后背一路窜上后脑勺，光子还知道自己被观察了？
这是天幕讲了这么多科学成果里他最无法接受的一个，甚至比相对论的时间膨胀还要让人头皮发麻。
光是物质，物质怎么会有“知道”这回事？
就好像，当无事发生的时候，监控就是正常运行的，而一旦需要调监控，就坍塌到损坏的状态
光子：懂什么是上帝第一造物的含金量吗？
麦克斯韦站在实验台前，手指从铜丝上移开了。
他刚才还在琢磨怎么把光子的自我干涉塞进电磁方程组里，现在天幕告诉他，不止是干涉，光子在被人观察和不被人观察时的行为完全不同。
如果光是电磁波，电场和磁场的振荡是客观存在的，怎么可能因为有没有人看一眼就改变？
什么叫实验的结果不是固定的，而是实验本身决定结果。
他转头看向法拉第，发现法拉第的手正悬在一本打开的笔记本上方，笔尖离纸面还有半寸，就那么悬著，迟迟没有落下。
法拉第的嘴唇动了动，最后只低声说了一句，这听起来不像科学，像那些荒谬的传说。
但他没有说“不可能”，因为天幕说过，这个结论已经被无数实验证实了。
一个年轻佃农瞪着天幕上那个既是波又是粒子的光子示意图，嘴巴张了又合，最后闷声吐出一句，这一定是上帝的力量。
就像上帝说的要有光，于是光就有了神异的力量。
旁边的老农把烟斗从嘴边拿下来，盯着天幕看了很久，忽然开口：
你说，上帝当年创造光的时候，为什么要设计成这样呢？为什么不能光就是粒子或者是波呢？
这个问题问得周围的佃农集体陷入了沉默。
事实上，观察者效应很多人都听过薛定谔的猫这个理想实验，甚至熟悉到不能熟悉了。
但是作者第一次听到真实的实验结果就是这样的时候，还是感到匪夷所思，不能接受。
【波粒二象性不只属于光
后来科学家发现，电子、中子、原子，甚至由几百个原子组成的分子，都具有波粒二象性。
2013年，一个包含810个原子、质量超过一万个质子的分子，在双缝实验中也出现了干涉条纹。
那为什么我们扔一块石头看不到干涉条纹？
根据德布罗意公式，物体的波长与动量成反比。
宏观物体动量极大，波长短到完全无法观测（一个棒球的波长大致为10?3?米，比原子核还小几十个数量级）。
波动性在宏观尺度上可以忽略，但这并不意味着它不存在。
光到底是什么？
光既不是纯粹的波，也不是纯粹的粒子。
它是一种我们的语言无法准确描述的存在，在某些实验中表现得像波，在另一些实验中表现得像粒子。
诺贝尔物理学奖得主费曼曾说：“我可以有把握地说，没有人真正理解量子力学。”
双缝干涉实验被称为物理学的核心实验，费曼说它“包含了量子力学唯一的奥秘”。
人类用两百年追问一个看似简单的问题“光是什么”，最终逼出了一幅反直觉、却被无数实验证实的图景。
这本身，就是思想史上最壮丽的故事之一。】
牛顿站在石阶高处，天幕上的画面已经切走了好一会儿，他仍然站在原地。
刚才那段关于波粒二象性的讲述，每一句话都在他脑子里反复回响。
他深吸一口气，把刚才写满“波粒二象性”和“观察者效应”的那页手稿翻过去，在背面重新写下一行字：光的本质，尚未解决，需从头再学。
他写得很用力，鹅毛笔尖在纸上压出一道浅浅的凹痕。
这不是气馁，这是重新起步。
从1665年的乡下一路走到伟大牛顿的传奇，他从来不是那个被时代落下的人。
从前不是，以后也不会是。
对于牛顿来说，他知道一个在见识到新鲜事物时不应该是抵制拒绝的态度，不是站在自己原有的知识上指指点点，也不是一厢情愿地靠自己的猜测大放厥词，好似自己什么都懂。
爱因斯坦靠在躺椅上，手指在膝盖上轻轻敲著。
从以太到双缝实验，从相对论到量子力学，科学就是这样一层一层地剥开旧真理的外壳，露出里面更新鲜也更陌生的内核。
而在这漫长的过程里，最重要的事情从来不是谁赢了，而是谁在事实面前愿意承认自己错了。
实事求是，挑战权威，他这辈子做了无数次那个挑战者，也被别人挑战了无数次，但每一轮都值得。
说道光，爱因斯坦的脑子有点刺痛，自从上次从军事基地回来，一道白光总是莫名其妙的出现在他的脑海里。
或许他真的是和光很有缘分吧。