前述提要：
17、18世纪，量子物理才刚被种下种子时，学者对光究竟是波还是物质进行了各种测试和思考，以牛顿为后盾的粒子大军在第一次波粒战争中，以势压人，赢得了第一次战争；19世纪，以麦克斯韦为后盾的波动大军，在大魔王牛顿去世后的80年后，席卷而来，而此时粒子论又被猪队友陷害，波动说毫无疑问的赢得了第二次战争的胜利。
就在此时，赫兹证明麦克斯韦理论正确的电磁波实验却为波动说埋下了隐患。
一、失败的光以太实验
19世纪，波动说统治时代，为了解释光在真空中的传播现象（在真空中光波的介质是什么？），科学家假设有一种看不见，摸不着的介质来实现光的传播，这就是“以太”。
假设中，“以太”物质充斥着宇宙且绝对静止，是一种比钻石要还要硬上不知多少倍，却极其稀薄的存在（托马斯?杨说：光穿过以太，就像风吹过一小片丛林），为了证明以太的存在，迈克尔逊在1881年进行了著名的迈克尔逊-莫雷实验。
迈克尔逊和莫雷假设，由于以太充斥着宇宙，且绝对静止，当地球穿过以太在太空中运动时，必然存在一个相对速度，相当于一艘船在水面高速行驶，迎面会吹来强烈的“以太风”。如果存在这种情况，且由于以太是光的传播介质，则地球前进方向迎面而来的光束速度，应该比其它方向的光速“更快一些”。（无法理解的读者，可以想象以下画面，浴缸中玩具船前进时，船头前方水波的波峰接近船的速度，是否比船尾的水波快？）
然而，实验结果让人大吃一惊，并不存在什么相对速度，以太似乎对穿越其中的光线毫无影响。1886年，实验在更精密的条件下又重复了一遍，在连续观测了四天之后，结果还是一样，实验失败了。（本来，实验还要测定地球绕太阳的四季对以太风会造成什么影响，结果第一步就坑了）
以太观测的失败，在当时物理学界引发了轰动，因为以太这个概念，本身是当时物理学绝对运动的代表之一，是经典物理学和经典时空观的基础。以太如果不存在，意味经典物理学的大厦就要轰然倒塌。
为了保障以太的存在，爱尔兰物理学家费兹杰惹和荷兰物理学家洛伦兹分别独立地提出了一种假说，认为物体在运动的方向上会发生长度的收缩，从而使得以太的相对运动速度无法被测量到。（对相对论了解的读者，会感到这个和狭义相对论中的说法很类似，但是两者的假设基础是不同的）
不管怎么说，假如一个物理量的存在，需要很多的假设支持，而且没有任何实验可以证明的话，这个物理量很可能本身就存在极大问题。（比如，假设你的书桌抽屉里有一台时光机，可是，它只会在你睡着的情况下出现，且无法被摄像机记录，又不存在任何反常的次生现象，试问，这台“时光机”真的存在吗？）
二、黑体辐射X紫外灾变X普朗克常数
现在，让我们将目光从以太上转开，看看本期的另一个主题??黑体辐射。
也许你会有些奇怪，且不说以太与波粒战争尚且有些关系，为何要说到黑体辐射这个奇怪的名词上呢？
别急，让我们先回忆一下这个概念：
光是属于电磁波的一种，辐射是一种电磁波。（自麦克斯韦电磁方程问世后，光=电磁波）
将这个概念存在心头，让我们继续往下。
黑体，读起来很容易在头脑中想象成一个纯黑的实体（也不是指黑体字哦），但其实并不是这样。
就定义来说，黑体，指能收所有照射到其表面电磁辐射转化为热辐射的一种物体，黑体外在表现的光谱特征，仅和它的温度相关，换句话说，黑体并不是不发光的，其发光的颜色仅与黑体自身的温度有关。
单纯的这样看，或许很难理解，以我们身边的事物举例，就好比加热一块铁块，当它加热到了一定温度的时候，它会变得暗红起来（其实在这之前有不可见的红外线辐射），温度再高些，它会变得橙黄，到了极度高温的时候，如果能想办法不让它汽化了，我们可以看到铁块将呈现蓝白色。也就是说，物体的辐射能量、频率和温度之间有着一定的函数关系。
对那时的物理学家来说，这就是研究在不同温度下，物体发射出的光波特性是什么。
为了探究黑体辐射背后的函数关系，19世纪的物理学家威廉?维恩从经典力学出发，假设黑体辐射是由一些服从麦克斯韦速率分布的分子发射发射出来的，通过精密的演算，在1894年，推导出来一个公式：
维恩定律：其中ρ表示能量分布的函数，λ是波长，T是绝对温度，a,b是常数。
不过我们无需理解这个公式，只需要知道两点：
一、黑体在1000多K（温度单位?开尔文）高温时（记得吗？高温下铁的蓝白光，短波区域），得出的特性曲线与公式符合很好，但在长波（即低温时），则公式与实际完全不符。
二、这是一个从经典力学（牛顿）出发，推论出的关于黑体辐射的公式。
看完第二点，有聪明的读者可能就会想到了，既然有从经典力学推论出的黑体辐射公式。那么也有从麦克斯韦理论推论出的公式?。
正是这样，英国物理学家瑞利，在看到维恩定律在长波内的失效问题后，从麦克斯韦理论出发，也推导出了一个黑体辐射公式：
瑞利-金斯公式：其中v是频率，k是玻尔兹曼常数，c是光速。
同样的，我们也无需理解这个公式的具体细节。从结果上来说，公式完全符合长波时的黑体辐射实验结果，但公式也预言了一些其它情况：当波长λ变小，则v相应变大（还记得波长与频率的关系吗？），那么当λ趋近0时，则v趋近正无穷，由于v在该公式的分子上，显然ρ也同样趋近正无穷，换言之，该公式预言：黑体在短波，也就是高频阶段将释放出无穷大的能量！（如果真是这样的情况，也就无需担心能源危机了）
这个极度荒谬的结论，被物理学家称之为紫外灾变。
到这里，物理学家遇到了一个相当微妙且尴尬的处境，对于黑体辐射来说，物理学家手头有2个公式可以起作用，但不幸的是，它们分别只在短波和长波的范围内才能起作用。这感觉就像你手边有1套手机，1套手机可以用，但充电线坏了，1套充电线可以用，但手机坏了，更讨厌的是，2套手机的插孔完全不同，不能放在一起使用。
正如生活中我们碰见苹果充电线适配安卓手机时发生的情况一样，在有必要的情况下，我们完全可以将苹果充电线剪断后换上安卓的充电头。
那么对于这2个黑体公式来说，能办到吗？
1900年10月7日，德国人普朗克已经研究了黑体问题6年之久，面对这2个无法调和的公式，普朗克先生终于无法忍受了，他拿起了名为数学的剪刀，决心将这2个公式使用数学内插法强行凑到一起去。
在尝试了几天之后，终于，一个公式被他无意中凑出来了！
其中C1和C2为两个常数
著名的普朗克黑体公式，在长波时和瑞利-金斯公式一样表现为正比关系，短波时则退化到维恩公式的原始形式。
不过，公式固然是凑了出来，也符合现实现象，可??公式表达的现实意义究竟是什么？？
之前我们也说过，2个黑体公式，1个从传统力学的角度推论出，1个从麦克斯韦波动说推论出。2个公式分别代表了对黑体辐射的粒子解释和波动解释，既然它们可以凑成1个公式，那么……
是的，普朗克想到，这个时候，无论是哪种解释都不能完全说明这个公式，是否能综合粒子说、波动说两者的观点来构建一个新的看法呢？现在，一个新的图景展现在他面前：
必须假定，能量在发射和吸收的时候，不是连续不断，而是分成一份一份的。
现在我们看到的，正是量子物理中最重要的假设。
可能有的读者看到这里时，不会感到有什么奇怪，不过，我们将这个问题放大之后，就会感到很奇怪了，因为在我们的眼中，物体对其它物体造成影响（能量转移）时，并不是像游戏掉帧一样，幻灯片式的过程，而是连续不断持续的过程。正如你坐车回家，旅途中的风景是连续出现在你面前的（只要你没睡着），而不是突兀的场景转换。
而且，19世纪光和电磁波的研究结论是什么来着？你有见过离散的波吗？
如果假设是正确的，我们在现实中为何体会不到？答案是??就好比我们看电影一样，如果变化的程度很小，看起来就是连续的。
1900年12月14日，普朗克在德国物理学会上发表了他的大胆假设：《黑体光谱中的能量分布》，其中改变世界的就是这句话：
为了找出N个振子具有总能量Un的可能性，我们必须假设Un是不可连续分割的，它只能是一些相同部件的有限总和…
这个“相同部件”，也就是基本单位，普朗克将它称为“量子”（英文quantum，来自拉丁文quantus，含义是“多少”“量”。所以中文翻译为量子，可以说是非常精准的翻译）。
换言之，物质的能量交换过程，不是连续的，而是以量子能量为单位的跳跃式变化（可以将它想象成货币，现代实际使用货币时，并不会出现0.005元或者0.0006元这种情况，能量交换也是一样的）。
那么这个基本单位究竟是多少？
各位观众，让我们迎接量子物理中最重要的公式之一，著名的普朗克公式：
E=hv
E就是单个量子能量，h是普朗克常数，约等于6.626x10-34焦耳?秒，是我们宇宙最重要的3个常数之一（另2个是引力常数G和光速C），v是频率。
现在请我们记住这一天，1900年12月14日，量子的生日。
不过，当时的社会是波动学说统治物理学界，连普朗克自己都认为量子这种说法不靠谱，粒子说怎么可以和波动说共存？接下来，还有谁能接手量子的火炬？
接下来，就轮到爱因斯坦的登场了。
不过，让我们先闲聊一下普朗克常数的重要性。
我们宇宙中的一切能量交换过程，都是以普朗克常数为基准的，包括最小的长度（普朗克长度）和最小的时间间隔（普朗克时间），有兴趣的可以继续深入了解，理解了这一点后，古代著名的悖论芝诺追龟就很容易被解释??当阿喀琉斯与乌龟的距离仅有一个普朗克长度时，与乌龟的距离就再也无法细分了，这时阿喀琉斯只要再前进一个普朗克距离，就能追上乌龟。
三、终于登场的爱因斯坦
由于本次的篇幅已经够长了，最后就简单的说下爱因斯坦的登场吧。
上一期的最后，赫兹在实验中发现，在光照的条件下，麦克斯韦的电磁波实验更容易成功，但，赫兹并不明白这种现象是怎么回事。
为了解释这种现象，其它物理学家在赫兹的笔记基础上做了大量研究，很快事实就清楚了：当光照射金属表面时，会从它的表面打出电子来。（还记得上一期最后玩阴极射线的J.J.汤姆逊吗？）
对于光和电之间存在的这种有趣现象，人们称之为“光电效应”。
“光电效应”？爱因斯坦获得诺贝尔奖的论文是研究什么来着？
对了，就是对光电效应的研究，让爱因斯坦获得了诺贝尔奖。
当时，人们对光电效应的研究陷入了瓶颈，各种实验的结果证明了以下两个基本事实：
一、对于某种特定金属来说，光是否能打击出电子，只和光的频率有关。频率高的光线（紫外线），能打出能量较高的电子，而频率低的光（红光、黄光），则一个电子也打不出来。
二、能否打出电子，和光强无关，再弱的紫外线也能打出电子，再强的红光也无能为力。光强的增加，只能增加打出电子的数量，而不能增加打出电子的能量。
总而言之，对于特定的金属，能不能打出电子，由光的频率说了算。而打出多少电子，则由光的强度说了算。
让我们来解释一下这有什么可奇怪的。
我们要回忆起一个观念，当时社会的主流思想是：光是一种波，对于波来说，波的强度就代表能量的强度，频率只是波的振动次数。
换言之，要打出高能量电子来，理应只要加强能量就好了，要得到更多的电子数量，只要加快频率就好了，可是，现在的事实是，加强了能量，电子的数量却变多了，加快了频率，电子能量反而增高。这简直就没有道理。
用踢球来做比喻，你要将10个球踢入球门，
如果你希望球进门的速度更快，只要大力踢球就好了，如果希望10个球一起进入球门，叫上10个人一起来踢就好了。可是现在的情况却是，你用更大的力气去踢球1个球，同时有几个球进入球门；叫上10个人一起来同时踢10个球，却只有1个球用极快的速度进入球门。这样不是很奇观吗？
为了解释这种奇怪的现象，爱因斯坦阅读了普朗克的论文后，大胆的提出了一个概念：光量子。
我们知道E=hv，能量等于普朗克常数与频率之积，换言之，如果用量子的方式来看待光，频率的增大才是能量的增大，加强能量只不过是加大量子的数量。
这下，就能解释光电效应的奇怪现象了，高频率的光，能量更大，所以能打出高能量电子；加强光的能量，实际上是加大了光量子的数量，所以打出的电子数量也就增多啦。
可是，麦克斯韦的理论说什么来着？光不是一种波吗？
小结
本次花了大量的篇幅去阐述看似和量子物理无关的以太和黑体辐射，不过这些并不是没有理由的。
证明以太存在的实验失败，对于光是波这个论点的根基造成了严重打击。
黑体辐射的研究，又得出了能量传输过程是一个量子传输过程，是离散而非连续过程。
最后爱因斯坦对光电效应的研究，又证明了在光电效应中，光是光量子，并不是波。
是的，光真的是波吗？离散的，不依靠介质传播的物质，真的是波吗？
难道，粒子要回来了？
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《上帝掷骰子吗？量子物理史话》概览（三）??波粒大战再临，因果律？波函数？该选择哪个世界？
第三次波粒大战再临？又来？
我们感觉到的世界，究竟是存在严格因果关系的宇宙，还是在波函数中随机坍塌的宇宙呢？
你的阅读时间就是最好的赞美。
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