光既是波也是粒子,这是现代物理学的基础,像我们熟知的那样,一般的宏观现象中我们观测到的波,都需要借助介质才能存在,比如说水波利用水传播,声波利用空气来传播,很直观的,没有空气作为介质的地方,比如说月球,是听不到声音的。
十九世纪,人们通过对衍射和干涉现象的研究,确立了光的波动学说理论,那个年代光波是王道,光子,这是神马东西,但是既然是波,那就需要有介质传播啊,于是物理学家假想了一种无所不在的物质,那就是传说中的以太了。
以太在物理学中,是一种非常神奇的物质,它无所不在,又无法被人所感知,它的密度很小,要不然会影响天体的运行,但是硬度又很大,因为光波可以通过以太传播。
这种神奇的东西,显然是不可能在现实中存在的。1887年,迈尔逊和莫雷设计了一个干涉实验,假设以太存在,地球以30千米/秒的速度围绕太阳运行,将有同样速度的以太风吹过。结果理所当然的,没有检测到以太风的存在。
有趣的是,就在同一年,赫兹发现了光电效应,金属在光辐照作用下会发射电子,但是发射电子的能量完全和光的波长有关,和光的强度无关,这就有意思了,按道理如果光是波的话,那么波动的能量应该是持续的啊,按道理应该是吸收到一定能量的光辐射之后,金属释放出一个电子。
唯一的解释只能是,光是一种粒子,爱因斯坦.哪都有你命名了光量子并因此获得了诺贝尔奖。后来,科学家甚至能够精确控制激光的光源,每次只发射一个光子,这就坐实了光是一种粒子的学说。
但是,这种粒子好生奇怪,即使是一个粒子,它也拼命的想表现出波的样子。科学家让一个个光子通过一条缝,然后在后面装上胶片,记录光子击中胶片的位置,按道理,这就该是一条线对吧,结果不,科学家发现一个个光子击中胶片的位置,最后整体上会形成条纹状的衍射图案。
科学家想,一个光子总不可能同时通过两条缝吧,于是他们在那条缝的边上又加上一条缝,同样让光子一个个的通过这两条缝,按道理一个光子总不能既走左边又走右边吧,但是,我的上帝啊,科学家在胶片上看到的,是典型的波才会出现的双缝干涉图案。
于是,爱因斯坦出马了,他说,既然这样,让我们来做一个思想实验吧,假设光子飞行的距离足够长,我们又能很快的打开或者关闭这两条缝,当我们发射一个光子,然后确认它已经飞行过了这两条缝之一,但是还没到达胶片的时候,我们关闭或者打开这条缝,按道理,光子没可能知道在它身后是双缝还是单缝对吧,因为光速已经是世界上最快的速度
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