我们感知这个世界最主要的器官是眼睛，外界的信息包含在五彩斑斓的光中，那么光是什么呢？光本质是什么呢？
关于光是什么这个问题，物理江湖上曾出现了两大门派，一是以物理学大拿牛顿为掌门人的“粒子派”。“粒子派”的创始人并不是牛顿，而一位法国的数学皮埃尔·伽森荻，他提出了光是由微小的粒子组成的。牛顿对伽森荻的观点进行了研究，并进一步发扬光大，在江湖上建立子“粒子派”，牛顿认为光嘛就是光源发出的一种微粒，就象枪口射出的子弹，在均匀媒质中以一定速度传播，人之所以能能看到光是因为粒子撞到视网膜从而引起视觉，就象人被指头捅而有感觉一个道理。粒子学说能够很好地解释光的直线传播、光的反射现象，也能够解释折射现象，解释起来通俗易懂，很快就得到了吃瓜群众的认可与支持，成为江湖上第一大帮派。尽管牛顿在江湖上地位无人可比，还是有人提出了不同意见，他们建立了另一个门派，“波动派”，这一派的创始人就是和牛顿同时代的荷兰物理学家惠更斯，惠氏说别听他们瞎咧咧，光根本就是什么微粒组成的，而是一种波，举了一个例子，几束光交叉相遇后彼此毫不妨碍的继续向前传播等现象，如果光是微粒组成，当几束光交叉相遇时总会发生彼此的碰撞，不会丝毫没有影响。“波动派”很容易解释光交叉时不彼此影响的现象，也能够解释光的反射和折射现象。出现两种说法，这让吃瓜群众很为难，该相信谁呢？江湖规矩，是驴子是马，拉出来PK一下，怎么比呢？实验呀！
牛顿的“粒子派”在解释光的折射时认为光在水中的速度比在空气中大，而惠氏的“波动派”在解释光的折射时认为光在水中的速度比在空气中小。问题就简单了，测光速就可以了。不过根据光时的条件，测不了。尽管“波动派”解释了不少光学现象，但并非尽善尽美，尤其是解释不了光的直线传播和颜色的问题，加上牛顿这个近代物理学总盟主的地位，门下子弟无数，他们对“波动派”横加指责，大打出手，全盘否定，“波动派”回击乏力，几乎被“粒子派”灭门，“粒子派”在江湖盛极一时，称雄百年，整个十八世纪的光学界就是“粒子派”的天下。
到了十九世纪，奄奄一息的“波动派”后生中出了几个很厉害的角色，连续出招，将“粒子派”打得满地找牙，溃不成军。这几个厉害角色分别是英国的物理学家托马斯-杨，法国物理学家菲涅尔，法国物理学家菲索和付科，法国的物理学家泊松。这里面的故事曲折离奇，容我一一道来！
牛顿的同胞托马斯-杨是个坚定波动派，他曾说过“尽管我仰慕牛顿的大名，但我并不因此非得认为他是百无一失的。我遗憾的看到，他也会弄错，而他的权威也许有时阻碍了科学的进步”。要想扬名立万，就得挑战权威。挑战了江湖老大，你才能在江湖上确立自己的地位。他成功了，为了证明光是一种波，他做了物理学史上著名的双缝干涉实验，这个实验的结果是“粒子派”无法自圆其说，只有“波动派”才能解释。
“粒子派”遭受的第二个打击则是法国科学菲涅尔设计的衍射实验，成功地演示了明暗相间的衍射图样，这个现象让“粒子派”无法解释。这个实验也很精彩，但知名度没有双缝干涉实验高，因为双缝干涉实验先做的。
接下来的打击就更大了，“粒子派”认为光在水中的速度比在空气中快，而“波动派”则认为光在水中的速度比空气中慢。两个打酱油的法国物理学家索菲和付科说，别吵吵，咱哥俩将光速测一下就自然明了。这两货用高速旋转的齿轮和镜子，先后精确地测出光在水中的传播速度只有空气中速度的四分之三。这对于“粒子派”简直就是一记重拳，已经无招架之功了。
“粒子派”遭受的最后一击来自本派内部，法国物理学家泊松是个坚定的“粒子派”，泊松的拿手绝活是数学，数学能力相当强大。菲涅尔提出了光的波动理论，泊松这个数学大牛说不要听他胡咧咧，根据我泊松的计算，如果菲涅尔的理论是正确的，我们应当看到一个奇怪的现象：在光束传播路径上，放置一块不透明的圆板，由于衍射，在离圆板一定距离的地方，圆板阴影的中央应当出现一个亮斑。哈哈哈，这是不可思议的事，简直是耸人听闻嘛！泊松宣布，“波动派”胡扯。在“波动派”眼看要遭失败之际，菲涅尔等人开始做实验，还真找到了这个亮斑，他既证明波动理论的正确性，也证明了泊松计算没问题。泊松从理论上还帮了“波动派”的忙，后人将这个亮点称为“泊松亮斑”。
由牛顿创立的“粒子派”在这个时候已经呈大厦将倾之势，难道纵横江湖数百年的“粒子派”就此散伙了？有没有人“挽狂澜于既倒，扶大厦之将倾”？难道“十万将士齐解甲，竟无一人是男儿"？
峰回路转，柳暗花明，就在“波动派”欢庆胜利之时，麻烦来了，“粒子派”又来下了战书，具体情况是这样的。
既然认为光是一种波，是波就得有载体，波不能凭空而存在。比如我们说水波，得有水，是吧？光波的载体是什么？“波动派”说是“以太”，以太就是一种物质，在我们周围我们却无法感知他的存在。在1887年，两个看热闹的美国物理学家迈克尔逊和莫雷使用当时最为精密的仪器，设计了一个精巧的实验来找以太。实验结果证明，我们周围根本就不存在什么以太不以太的。这对“波动派”是个不小的打击。同样是1887年，德国的物理学家赫兹发现了光电效应，所谓光电效应就是指光照射到金属板上表面会释放出电子，这没问题。问题是释放电子跟光的强度无关，仅仅跟光的频率有关，哪怕再微弱的光，只要频率高，照到金属板马上就有电子被激发出来，而光的强度无论多大，只要是频率低，照到金属板上不会有反应的。这个现象就让“波动派”很是尴尬了，波动学说无法解释这个现象，而粒子派却可以解释得很清楚。
至此，“波动派”与“粒子派”互有胜负，没有那一派有能力将对方完全击败，就这么僵持着，怎么办呢？物理江湖上另一位大佬级人物爱因斯坦发话了
“粒子派说得有道理，嗯，波动派也有道理。其实我看哪，光嘛不是属于你们波动派的也不是你们粒子派的，他是大家的”
1921年，爱因斯坦因为“光的波粒二象性"这一成就获得了诺贝尔物理学奖。两大帮派握手言和，共同成立一个更大的帮派，那就是“波粒二象派”，爱翁成了派主。这个门派下也有好多牛人，1921年，康普顿证明了X射线的粒子性；1927年，杰默尔和后来的乔治·汤姆森在试验中证明了电子束具有波的性质；同时人们也证明了氦原子射线、氢原子和氢分子射线具有波的性质。
其实我们中国人早就发现了光的波粒二象性，举两个例子：一美女偷偷瞄了我一眼，暗送秋波呀，不就是说光是一种波吗？光阴似箭，不就是说光是粒子流吗？哈哈！
最后要说的是物理学家们确有互相撕的习惯，牛顿出身卑微，同时代的胡克、惠更斯等人根本就看不起他。胡克死后，牛顿当上了英国皇家学会的主席，想起胡克就生气，据说胡克唯一的一张肖像画被牛顿给销毁了，得有多大的意见呀！
网友评论