很高深的物理知識（文盲都能理解的物理科普第三部分）

2023-09-19 02:24:41 1

紫外災變

紫外線

見到盧、普二人的報告結果，帕邢也開始了測試，溫度範圍比盧、普實驗的溫度要低一些，不到三個月，帕邢宣布，他得出的結果與維恩公式的預測完全一致。

世界太美好了！聽到帕邢的實驗結果，有個人長舒了一口氣。

不是維恩。也不是盧默爾。而是普朗克。

馬克斯·普朗克，1858年4月23日出生於德國基爾。馬克斯的祖輩多為教會或政府工作，曾祖父、祖父都是哥根廷大學著名的神學教授，父親是慕尼黑大學著名的法學教授，一個名符其實的書香門第。馬克斯排行老六，他有三個哥哥，兩個姐姐和一個弟弟。

雖然馬克斯始終不肯承認自己是天才，但他的確天資聰穎。難得的是，他從小就懂得刻苦用功，一點也沒浪費天分。這讓他上學也沒遇到過什麼困難，始終名列前茅。

他多才多藝，5歲時就彈得一手好鋼琴；上中學就寫得一手好文章，對古典文學情有獨鍾，還試著寫詩劇；詩劇還沒寫完，數學老師赫爾曼·米勒爾又發現馬克斯的數學才能出類拔萃，主動利用業餘時間教他天文學、力學，馬克斯興致勃勃，照單全收……又聰明又懂事又勤奮的完美孩子。

大家都認為，小普朗克豐滿的理想一定會順利變成豐腴的現實。

普朗克也這樣認為。於是，他選擇了一個理想：當音樂家，做舒伯特！

然後，他信心滿滿地去見父親的朋友，慕尼黑著名鋼琴演奏家科林先生。科林先生聽了他的演奏，很負責任地告訴他，你還是幹點別的吧，你不適合專門從事音樂工作。

摯愛鋼琴的普朗克有點失落。不過這不算太糟，自己還可以寫作嘛。於是，他把自己的作品拿給同學們看，想聽聽他們的意見。同學們給意見比還錢快多了：你還是幹點別的吧，你寫的東西很刻板，缺乏技巧和熱情。

人如其文。普朗克沒心思去分析，這個評論，到底指的是他本人還是他的作品。他在想，我數學不錯，並且對自然科學的摯愛不亞於音樂和文學，那麼，數學、物理也是蠻不錯的選擇！

於是，咱倆和普朗克一起回到了那個熟悉的場景。1874年，德國慕尼黑大學，約利教授告訴16歲的普朗克，你還是幹點別的吧，物理學已經完成了，沒啥好幹的了。

悲哀啊！

如果我一無所長，就不會為選擇而迷茫；如果我只有一條路，就不會為錯過而瘋狂；現在我有很多選擇，卻條條大路都堵死，上帝啊，你倒底要鬧哪樣？！

雖然如此，普朗克還是選擇了物理，大自然太奇妙了！約利教授口中那個完美的物理學，讓他著了迷！

在大自然這位神奇美人面前，抑制不住好奇心，Hold不住誘惑，是一個科學家必備的品質。

普朗克雖然自認循規蹈矩，但他恰好具備這種品質。數學、物理學得有板有眼，樂隊也搞得有聲有色，慕尼黑的校園生活讓普朗克過得有滋有味。都是自己愛幹的事兒，人生若此，夫復何求？

經驗告訴我們，當你腳下的路越來越直、越來越平的時候，那意味著，前方不遠處一定是曲折和坎坷。不過話又說回來，哪條溜光大道不是人走出來的？！

1875年冬。一場肺病從天而降。普朗克不得不回家養病。

養病是一件痛苦的事，不僅是因為病痛更因為沒事可做。但普朗克給自己找了不少事——專心學習。有了充足的時間博覽群書，病榻上的普朗克視野居然一下子開闊起來。赫爾姆霍茲、克勞修斯、基爾霍夫、玻爾茲曼……這些閃光的名字，以及他們閃光的思想，讓病中的普朗克每每激動不已，難以自持，如果不是病痛壓身，他不知跳起多少回了！

柏林！柏林！

1877年，普朗克得償所願，轉入了心中的聖地——柏林大學。這裡，可以聆聽赫爾姆霍茨，可以直面基爾霍夫，熱血沸騰的青春，遇上生機勃勃的名校，想不燃起理想的烈焰都難！

然而，普朗克的激情之火似乎總是慘遭潑水。這回潑水的，正是讓他慕名而來的偶像。潑水的手法，不是勸他幹點別的，而是給他上課。

赫爾曼·赫爾姆霍茨，德國物理學家、生理學家兼心理學家，很拽的一個科學家，卻是很衰的一個教授。他記性不太好，卻從來不備課，講起課來吞吞吐吐，常常出錯。他的課堂有一點十分協調：講的人、聽的人都同樣厭惡這堂課。

還好，基爾霍夫備課特別認真。甚至每字每句都經過反覆斟酌，一旦備好課，他就嚴格照講，不會少說一句，也不會多說一句，比背課文還枯燥。

好吧，這樣我也忍了，可是，你就不會講點最前沿、最尖端的東西，讓我們受受啟發嗎？事實證明，不能。

這些大神都不會講課？當然不，克勞修斯就是一位難得的好老師。

魯道夫·朱利葉斯·埃曼努埃爾·克勞修斯，德國物理學家和數學家，熱力學第二定律的提出者，熱力學的主要奠基人之一。

雖然克勞修斯不在柏林大學，但僅僅是閱讀克勞修斯的論文，就已經讓普朗克激情澎湃了。可見，作為一個物理學教授，傳道授業，口才固然重要，筆桿子也是相當重要的。

普朗克依然堅持去聽赫爾姆霍茨老師、基爾霍夫老師的課，即使課堂上只剩下3個人，也有一個是普朗克，充分體現了堅忍不拔的頑強意志、不畏艱險的獻身精神。

與此同時，他被克勞修斯筆下神秘而美妙的熱力學徵服了。

能量既不能被創造，也不能被消失，只能從一種形式轉化為另一種形式。這簡直就是「神的啟示」！

熱不會自發地從較冷的物體傳給較熱的物體。這個生活中隨處可見的尋常現象，竟然是大自然的一條鐵律！它是如此簡單，如此顯而易見，看似平凡無奇，卻沒有任何力量可以違背！

為什麼？

這些，我們到熱力學的時候再說。

反正普朗克是被徹底迷住了，並且很快就有了研究成果。

1879年，21歲的普朗克以論文《論機械熱力學第二定律》拿到了博士學位。論文把克勞修斯的思想概括為「任何方法也不能使導熱過程變為可逆的」，拓展了理論寬度。

普朗克滿懷期待地把論文分別寄給了赫爾姆霍茨、克勞修斯、基爾霍夫，前兩位也不知看了還是沒看，反正論文如石沉大海。基爾霍夫倒是仔細閱讀了論文，還給出了意見：你的思維過程是錯誤的。

鬱悶啊！

遭到打擊不要緊，要緊的是，在自己熱愛的每個專業都遭到打擊。

就算各專業都打擊你也不要緊，可如果出手的，都是這些專業的權威，你會怎樣？

好吧，你不在乎權威？可這些權威是你的偶像。你的偶像們都在打擊你，你當如何處之？

放在一般人身上，早就趴下了。

但他是普朗克。

1880年6月14日，普朗克又提交了一篇論文，題目很枯燥：《各項同性體在各種溫度下的平衡狀態》。這篇論文讓他獲得了在大學教授理論物理的權利。

大雪壓青松，青松挺且直。普朗克雖然連遭打擊，但情況還不錯，他的兩篇論文，分別為他爭得了學位和授課資格。他回到慕尼黑大學，當上了講師。並開始嘗試，把熱力學和電動力學統一起來。

雖然我們總是注意到普朗克所遭受的打擊，但不得不承認，他的路，還是比較平坦的，至少，比在這個年齡時的愛因斯坦強多了。並且，熱力學上的公平原則，開始在他身上充分體現了，好運氣不會總是集中在同一個人身上，壞運氣也是。普朗克轉運了。

1885年5月12日，27歲的普朗克收到了一份邀請函：去基爾大學擔任特別教授，主講理論物理。這份工作有2000馬克年薪，足以支撐一個家了。

於是，他娶了青梅竹馬的瑪麗·默爾克。她是慕尼黑一位銀行家的女兒。

在學術上，他也取得了一些成果，著成了《普通熱化學原理》、《熱力學講義》，影響不小，他已經成了熱力學的新銳。

1888年11月，一份意外榮譽降臨到普朗克頭上，柏林大學邀請他接替基爾霍夫，任理論物理學教授。基爾霍夫在1887年10月去世了。本來，在柏林大學擬的候選人名單上，頭一名是赫茲，還有其他幾位，但這些大神都以各種理由拒絕了，於是赫爾姆霍茨推薦了普朗克。

普朗克欣然接受了這個邀請。1889年，他來到柏林大學，接替了基爾霍夫的教授一職，還兼任了新設的物理研究所所長。那時，赫爾姆霍茨已經去管理PTR了。1892年，普朗克提升為正教授，此時的他，已經是德國頂尖大學的高級物理學家了。

1894年，赫茲去世了，赫爾姆霍茨也去世了。克勞修斯早在1888年就已經駕鶴而去，玻爾茲曼那時正陷入痛苦不能自拔。

36歲的普朗克左看看，右看看，嚇了一跳：自己成了屈指可數的頂梁柱之一！

作為一根頂梁柱，是沒有選擇的，你只能承擔重任。

這些個重任裡，有一項是擔任德國頂尖物理學雜誌《物理年鑑》的理論物理顧問。與咱國現在的顧問不同的是，人家這個顧問是真顧問，影響力非常大，有權決定所有理論物理來稿的生殺去留。所以，愛因斯坦那篇不朽的《論動體的電動力學》才得以發表。

PTR的工作，頂梁柱當然也是了如指掌。基爾霍夫的黑體謎題，普朗克一直很在意。現在，作為領頭羊，不能只是在意了，他必須直面。

但這項工作遠遠不是看起來那樣簡單。你越深入其中，就越感壓力山大。還好，關鍵時刻，維恩挺身而出。

維恩的工作先後得到了盧、普和帕邢的證明，普朗克當然要長舒一口氣。但他沒有忘記自己的責任。

他要給維恩定律找一個堅實的理論基礎。

1899年5月，普朗克成功地把維恩定律納入熱力學第二定律麾下。有人開始稱這個加強版的維恩定律為「維恩-普朗克法則」。當然也有人不同意這個冠名。

普朗克建議：進一步測試分布定律，要從重從快，不僅是檢驗維恩，也是檢驗熱力學第二定律！

盧默爾和普林舍姆其實已經在幹這事兒了。他倆花了9個月的時間，擴大了測試範圍，減少了實驗誤差。1899年11月，他們的報告顯示：在長波範圍，維恩理論預測的強度總是偏高。

但是，帕邢的新測試報告卻顯示了相反的結論：維恩定律與實驗相當吻合。不止是帕邢，除了盧、普二人的實驗，其餘所有測試都支持維恩定律。

普朗克雖然十分願意相信帕邢等支持派的實驗結果，但理智告訴他，你必須認真審視，謹慎處之。

衝動可以創造世界，但理智可以拯救世界。1900年9月，普朗克的朋友海因裡希·魯本斯帶來最新實驗結果：在遠紅外線一端，維恩定律被證實無效。

35歲的魯本斯是工業大學的普通教授，他也是PTR的客座工作人員。他和PTR的同事費迪南德·庫爾玻姆合作，Diy出了一個黑體，可以精確測試遠紅外線區域。他們發現，輻射波越長，與維恩定律的預測差距越大。

維恩公式預言，當波長趨向無窮大時，能量密度——也就是一定空間或質量中所儲藏的能量，與溫度無關。但是實驗表明，這時，能量密度與絕對溫度成正比！

這是一個噩耗。

瑞利勳爵（對，就是湯姆遜的老師）見維恩公式在長波上出了糗，便出手相助，他拿著維恩公式左看右看，最不順眼的就是那個分子假設！還是用麥爺的電磁學理論靠譜。

於是，瑞利也得出了一個公式，後來經英國數學、天文學、物理學家金斯修訂成型，史稱「瑞利-金斯公式」：

ρ=kT[（8πv^2）/c^3]

其中，k是玻爾茲曼常數，c我們都認識，v是頻率。

公式的具體意義咱們文盲先不研究，這裡出現了不止一個熟悉的東西。

看到沒？頻率！

這個公式成功地描述了長波上的黑體輻射規律。

但沒人能高興起來。因為，這個公式告訴我們，當v趨向無窮大時，也就是波長λ趨於0時，能量將瘋狂暴漲，在短波段，黑體將釋放出無窮大的能量！

如果這個公式的預言屬實，我們還搶奪什麼能源？造一個黑體扔在那，夠全宇宙用的了！

這是一個更大的噩耗。

物理學家們面對這兩個噩耗，哭笑不得。他們重新審視這兩個公式：維恩從分子假設——也就是粒子的角度出發，得到的公式搞定了短波，卻在長波上丟盔卸甲；瑞利、金斯從波的角度出發，擺平了長波，卻在短波上鎩羽而歸。

就好像你定製一雙鞋，由兩個頂級設計師親手製作，左腳的那隻舒適無比，右腳的那隻無比舒適，可悲催的是，它倆不是一雙，而是兩個單只！

這麼好的兩隻鞋，扔掉怪可惜的，改成一雙不就得了？對不起，左腳那只是尊貴俏麗的高跟鞋，右腳那只是休閒憨實的登山靴！

這不是物理，是惡作劇！

在上部，波和粒這兩個傢伙已經折騰得天昏地暗，令人頭暈目眩。現在，正當大家餘悸未消、注意力剛要成功轉移之際，它倆又不合時宜地冒了出來。

保羅·埃倫費斯特對這事兒也很無語。與麥克斯韋、基爾霍夫、赫爾姆霍茨那些物理很牛、但授課很糗的大神不同，這個荷蘭籍的奧地利人是真正一流的教授，那些複雜的、高深的物理理論，他總是能夠清晰地、淺顯地表達出來，善於概括本質。愛因斯坦這樣評論好友埃倫費斯特：「我所知道的最好的教授。」

老愛心中最好的教授看著瑞利-金斯公式，無比糾結，它的推論，實在是駭人聽聞！於是，埃倫費斯特給它起了個駭人聽聞的名字：紫外災變。

然後，我們的老熟人，白鬍子老頭開爾文勳爵駕著兩朵烏雲出場了，其中一朵是MM實驗帶來的光速不變和以太之死，另一朵是黑體輻射危機，也就是眼前的「紫外災變」。

雖然這個名字聽起來好像有點瘮得慌，但是沒關係，它既不會引起生化危機，導致醫藥費上調，也不會引起經濟危機，導致CPI上調。

不過，物理學家們看著它，血壓會上調。搞不掂黑體，還搞什麼物理！

俗話說，天塌下來，有大個兒頂著。普朗克個子雖然不大，但他是頂梁柱。

什麼是頂梁柱？就是你頂得住也得頂，頂不住也得頂！

所以，關鍵時刻，普朗克朝那朵烏雲揮出了謹慎的一劍。卻沒想到，這一劍，割裂了經典物理的天空。不僅讓整個物理界驚悸狂躁，更令揮劍人自己顫慄不安！

量子幽靈

維恩公式、瑞利-金斯公式出生沒多久，就直接被實驗證偽，那麼，它們到底算不算科學理論？

當然算！這都是正正經經、如假包換的科學理論，即使被證偽以後，它也是科學理論！想辨別科學和偽科學嗎？請認準科學標籤：可證偽性！

什麼是「可證偽性」？

是指從一個理論推導出來的結論、解釋、預言等，必須要有被證明是錯誤的可能。

這是卡爾·波普爾在《猜想與反駁》中提出的概念。波普爾是著名的科學哲學家，他原籍奧地利，猶太人，二戰期間被迫移民英國。他的研究，涉及科學方法論、科學哲學、社會哲學、邏輯學等等，是當代西方最具影響力的哲學家之一。

波普爾認為，判斷一個理論、一個命題是否科學，其標準就是，它是否具有「可證偽性」。他有一句名言：「科學經常是錯的，而偽科學倒有時是對的」。這話乍聽起來，很難讓人接受，但稍加分析，我們就會發現，這才是分辨科學與偽科學的必殺技！

我們在上部「所謂科學理論」裡提到過：任何物理理論都只是假設，在這個意義上，它只能是暫時的，你永遠不能證明它。

為什麼？因為科學理論的表述，永遠是最清晰、最確定、最具體的。這樣的表述，驗證起來，也永遠是最明確、最直接、最老實的。而這種驗證方法，誰也不能保證，永遠不會出例外。

比如，咱倆發現一個科學理論：人，都是胎生動物。

這個表述，任何人拿來就能用——這正是科學理論的顯著特徵。我隨便指一個人，你用這個理論，都能推斷出TA是胎生的。而且你也能預測，今後出生的人，也是胎生。

為啥使用效果這麼好？因為它的表述足夠清晰、明確、具體，這種表述，是最誠懇、最可靠的，因而是最有用的。

那麼，我們怎麼去驗證這個理論呢？非常簡單：觀測。

不停地觀測。

只要觀測範圍內的每個人都是胎生的，我們就相信這個理論。如果有一天，發現有人是卵生的，只要一例，這個理論就立即被證偽，我們就必須修正它，或者放棄它。

規則極其公平、簡單、清晰、有效。

那麼，我們能不能一勞永逸，證明這個理論「永遠」正確，或者「絕對」正確呢？

不能。

因為誰也不能保證以下幾點：

在我們的觀測範圍之外，絕對不存在非胎生的人。

以後永遠也不可能出現非胎生的人。

從前絕對沒有過非胎生的人。

那麼，最清晰、最確定、最具體的表述，並且它的預言有被證偽的可能，就是科學嗎？當然不。科學理論，要符合已有的觀測。

比方說，我提出一個理論：所有人都不是胎生的。這個夠清晰，夠確定，也夠具體，但是，很顯然，這不是科學學說，而是信口胡說。因為它在提出時，就已經明顯不符合觀測了。

好吧，「科學經常是錯的」，這句話我弄明白了。可是，不可能被證偽的理論，怎麼就不是科學理論了？

因為不可能被證偽的理論是抖機靈，它的結論就是沒有結論，也就是廢話。

比方說：有的人是胎生的。

這句話你怎麼挑，都沒毛病，絕對正確，簡直就是傳說中的真理！

可是，當你使用這個理論時，就悲哀了。我隨便拽來一個人，你用這個理論來推論一下，TA倒底是不是胎生的？「有的人」裡面包括TA不？憑什麼包括？又憑什麼不包括？具體問題具體分析？恐怕越分析越亂，最後只好領導說了算。

悲哀的是，我們卻總是沉溺於這種「永遠正確」的偽真理中，不能自拔。陶醉於滴水不漏、兩頭堵、彎彎繞的廢話技巧之中。

我們長於糾結「對錯」，卻不善分辨「真偽」。

尤其是，對一些模稜兩可、一言多解、晦澀艱深的所謂至理讖言，我們有一種似乎是與生俱來的尊崇。其實，揭開它故作神秘的面紗，這些所謂的高深理論，就是淺薄的抖機靈，沒什麼實際意義。

比方說，你有事去請教高人，高人給你吟一首：

子有三般不自由，門庭蕭索冷如秋。

若逢牛鼠交承日，萬事回春不用憂。

你問這是啥意思，高人捋須微笑：此乃天機，時機一到，你自然會頓悟滴~！

於是——

你失戀了，你頓悟：蕭索、冷如秋，可不是咋滴！看後兩句，還有希望？你膜拜：高人吶！

你戀愛了，你頓悟：若逢牛鼠「交承」日，萬事「回春」不用憂。你慨嘆：高人吶！

你罷官了，你頓悟：門庭蕭索冷如秋。你拜服：高人吶！

你升官了，你頓悟：萬事回春不用憂。你崇拜：高人吶！

……

看看，偽科學有時是對的。

如果有人還是不服氣，那麼，這裡可以提供一個預測戰爭的全能讖言——咱倆倒背如流的《登鸛雀樓》。

白日依山盡，黃河入海流；

欲窮千裡目，更上一層樓。

好詩啊！但你沒看出它的「深刻內涵」來：

無論哪場戰爭，無論發生在何時何地，無論是贏是輸，這首詩都早已預測到了：

在白天，有「白日」嘛；在夜晚，「白日」已經「依山盡」了嘛；在山上，有山啊；在水裡或水邊，有河有海；在城裡？有樓哦；贏了，更上一層樓嘛；輸了，白日依山盡，日落西山象徵啥就不用解釋了；逃了，入海流嘛，蛟龍入海得自由；沒逃掉，入海流嘛，再逃也逃不出大海；一仗打發財了，水生財嘛，又是河又是海的；一仗打窮了，裡面那麼大個窮字明擺著嘛……你就「悟」吧，越悟越多，越悟越深，就會把這首詩當作天下第一博大精深的神作。

如果你尊崇某人或某理論，那麼，千萬不要神話化之。因為對於粉絲團以外的人來講，神化和妖魔化沒什麼本質的分別，所謂粉到極處自然黑，就是這個道理。

當你對某個高人迷信不疑，就天然地以為，他的每句話裡都暗藏玄機。所以，不論這個高人說句什麼話，也不管他本來是什麼意思，人們都能從中「悟」出許多道理來。同樣一句話，能得出多種解釋，並且，有的解釋完全相反，你卻都能「悟」出它的合理性來。這種荒謬的自欺怪圈，讓許多人沉迷其中而不自知，陶醉在一次又一次的「頓悟」之中，以為自己越悟越深，其實是越陷越深，一旦有人試圖叫醒他們，他們往往勃然大怒：淺薄！無知！高人的理論豈是你們這些尋常之輩能夠參透的？！

比方說孔子的一句話：民可使由之不可使知之。

你可以這樣解釋：民可使由之，不可使知之。意思是，對老百姓，只需使其照我們的意志去做，不能使他們懂得為啥要這樣做。

你按照這個理論，實施了愚民政策後，發現這是鞏固你的獨裁統治的有效手段，不由得由衷讚嘆：孔聖人就是高啊！

但是你也可以這樣解釋：民可，使由之；不可，使知之。意思是，老百姓認可，就讓他們照著去做；不認可，就要使他們明白（這樣做的）道理。

你按照這個理論，與百姓加強溝通，發現這樣可以有效調動他們的積極性，於是不由得五體投地：孔夫子實在是高啊！

看，同一句話，兩種完全相反的認識，卻都在說它「高」。

如果這句話是一個無名小卒說的，就會遭人鄙視，至少也會被無視：這都什麼亂七八糟的！

不服氣？孔聖人的這句話，俺還能給出第三種解釋：民可使，由之；不可使，知之。意思是，老百姓可以駕馭（驅使）時，就順其自然；不可以駕馭時，就得去了解他們。是不是也很有「道理」？

我們玩文字遊戲，或者寫詩填詞，可以用模糊、委婉的表述來增添趣味和美感。但是，用作哲學交流，或者思想溝通，必須表述精確，語義明晰。

語言作為一種交流、溝通工具，它表達的意思不夠清晰，不夠準確，讓不同的人聽出不同的意思，讓同一個人在不同時期「悟」出不同的意思，這是交流、溝通的失敗。也許在當時，古人的表述是明確的，但是後來，隨著文字、語境、文化等方面的變遷和缺失，我們在理解上不是那麼準確，不是那麼肯定，這都很正常，不正常的是，把這種多歧義的理解，作為 「博大精深」 的一種證據來看待，就太搞笑了。

有人說，難道老子的學說不夠博大精深、不夠美嗎？當然不是這樣。老子的學說的確博大精深，但是，它是哲學，很牛很美的古代哲學，影響頗大，可惜它不是科學。我們可以用它來修身養性，體悟人生，也可以用它樹立三觀，甚至可以用它指導處世為人，都沒問題。但是，用它來附會科學理論，去弘揚中華文化，就不止是坑爹了，還坑祖宗、坑老子、坑「孫子」、坑文化。

真正的科學理論，無論誰來說，無論誰來用，它都一樣，不會因提出者的地位不同而改變，也不會因使用者的身份不同而偏離。

那麼，我們怎麼識別偽科學呢？

首先是檢驗。

科學，可以通過嚴格的科學方式進行檢驗，在其有效範圍內，具有普遍性，沒有發現反例，並且具有可重複性。

偽科學，其例證都不能通過科學實驗的驗證，甚至阻撓嚴格的檢驗。就算舉例，也只能舉那些「特例」，不具有可重複性和普遍性。

其次是預言。

科學可以做出明確的，能夠檢驗的預言。比方說，我根據牛頓定律，預言某月某日的某一天，在某地會發生月食。你只要在那天，去那個地方看一眼，就很容易檢驗這個預言是否正確。

偽科學的預言躲躲閃閃，語焉不詳，大玩文字遊戲，在語言上永遠立於不敗之地，但它無法做出明確的預言。你以為他不想？不屑？他是不敢！因為他的預言一旦明確，立即會被發現不準確。但是無論發生什麼，事後，它都能解釋一切！典型的「事前糊塗帳，事後諸葛亮」。

再次是實用。

科學理論就算被證偽了，也可以在它的有效範圍內應用。比方說牛頓定律，在低速運動範圍，十分好用，直到現在，包括航天在內的很多領域都在應用。

偽科學就算沒被證偽，也沒什麼用處。比方說靈符治病，你信則靈，不信則不靈。你用它治病，不靈了，就是你不信的結果，靈了，就是靈符治療的「正常功效」。

有些偽科學很難分辨，所以，辨偽成為一個專門的學術研究，國際上叫做「辨偽學」。偽科學有諸多「必殺技」，十分了得，歸納起來，就是「各種看」。我們來大致了解下：

兩面看：凡事必須找出正反兩面，一分為二，拉平差距，模糊優劣，能證明「臉上有隻痦子」和「臉上只有痦子」是一樣的，因為你有我有全都有，五十步不能笑一百步。你科學也有治不好的病，我貼了靈符也有病癒的先例。

全面看：你不能只盯著靈符治病不科學這一點，它至少有心理安慰、心理暗示的作用，對一定人群能發揮一定的作用，這不也是科學的麼？既然選擇了靈符治病，就說明靈符治病適合他們。別有用心地推銷你們那一套，你以為我們會上當？我們就是要貼自己的符，治自己的病！神馬？你說我兒子怎麼送醫院去了——造謠！他去醫院的錢不是我賣符賺來的！

歷史看：現在不闊原先闊。現在這些沒治好，是因為積重難返，但原先，在那遙遠的地方有個好姑娘就被我治好了。

發展看：現在不行以後行。凡事要經得起時間的檢驗，現在不行，只要我們豁出去幾代人，堅持貼靈符去治，將來就不會有病了！到那時，我們的精神也會好很多！

具體看：同一事件，多重標準，具體使用哪個標準，那得看立論者的需要，再具體問題具體分析。

他們極其聰明地躲在一個巨大的愚蠢中，跟你兜圈子，任你怎麼叫，他也不出來。

幾個圈子兜下來，你再看那驢糞蛋，圓潤的表皮上都泛著神聖的真理之光。

所以，你不能跟著他去各種「看」，你只看兩點：

1. 分析他的理論有沒有可能證偽，沒有證偽的可能，那就不要信他。

2. 如果有可能證偽，就朝他要明確預言，觀測現有結果。觀測與理論不符，那就不要信他。

一個科學家拿著他的論文，請泡利給個意見。以毒舌著稱的泡利說：「你的論文連可證偽性都不具有。」這是對一個理論最徹底的否定，意思是，這篇論文還不如一個錯誤。這個評論，成為科學史上的經典，沒有哪位科學家希望得到這樣的評論。

所以，如果一個人對你講的話無論如何也無法證偽，那他八成是在忽悠你。

這個廣告有點長。我們回到黑體迷局上。

普朗克

1900年10月7日，星期天。柏林西部的富人區，格呂納瓦爾德郊區，一座花園別墅。普朗克的家。

魯本斯來這裡與普朗克共進午餐。他帶來的不僅有妻子，還有他的實驗結果，證實維恩分布定律失效。在紅外區域，能量密度（這裡指輻射強度）與溫度成正比。

這個結果讓普朗克憂心忡忡。

問題出在哪？信息雜亂，毫無頭緒。找不到問題的根源，就無從下手。但是也找不到下家，把問題拋給他。地位是責任，能力亦然。

是夜，無眠。

普朗克理了理思路：

A.維恩位移定律沒問題。

B.問題出在分布定律的紅外區域。

C.實驗表明，正是在這個區域，輻射強度與溫度成正比。

雖然找不到問題的根源，但手上有這些資料，可以試試Diy公式，先把數學問題解決了再說！

此刻，多年積累的廣博知識，以及深厚的數學、物理功底顯露出強悍的力量。靈感共直覺怒放，推理與猜想激蕩。

拼拼湊湊，拆拆補補，幾經周折，終於，在算符嘈雜的稿紙堆裡，一個看上去很美的公式，悍然出現在普朗克筆下。

難道是她？！基爾霍夫的夢中情人？那個傳說中的公式：可以描述任何一個溫度下，黑體發射出的單色輻射的分布情況？

謹慎的普朗克按捺住小小的激動，利用手中的數據算了算。紅外區符合，可見區符合，紫外區也符合！災變消失了！

普朗克的心簡直要跳出來了，他趕緊把這個公式寫在一個字條上：

ρ=（c1λ^-5）/[e^(c2/λT)-1]

寫完，以沉穩著稱的普朗克迫不及待地把字條裝進信封，乘月黑風高，把信寄給了魯本斯。然後，惴惴不安地等待測試結果。似乎郵差也像他一樣，不休不眠。他太急於驗證這個公式了！

幾天之後，魯本斯帶著答案，出現在飽受相思之苦折磨的普朗克面前。是個好消息：公式預言與實驗數據完美相符，沒有死角！

普朗克又長舒一口氣。但隨即，他剛剛落下的心又懸了起來，公式是對的，但它倒底啥意思，還沒搞清楚。

10月19日，星期五。兩周一次的德國物理學會的例會上。在庫爾玻姆正式宣布維恩定律在紅外區域失效後，普朗克公布了這個公式。

該公式為黑體輻射度身定製，手工精湛，功效卓著，紅外區、可見區、紫外區，全方位涵蓋無死角，c1、c2兩個常數高低呼應，又兼一對波長λ上下其間，更具平衡美感，指數函數exp暗含其中，隱隱皇家氣韻，絕對溫度的T線混搭，彰顯不羈風情，頻率v的悄然褪卻，深藏功與名，將淡淡的憂傷，留給無盡的遐想。

與會人員彬彬有禮地點頭表示期許。太有紳士範兒了！

大家心裡都很清楚：公式的意義太不清楚！況且，自從維恩分布公式失效的小道消息傳出以來，同志們紛紛Diy出了不少公式，準備取代維恩公式，填補國內外空白。

普朗克回到家，久久地盯著這個大獲成功的公式，目光裡充滿憂鬱。

第二天，魯本斯到訪。昨晚，他又對公式進行了嚴格的測試，它又過關了！顯然，魯本斯是來給普朗克打氣的。

一個星期內，魯本斯和庫爾玻姆拿到5個看起來比較有前途的公式，進行了瘋狂的測試PK，結果，普朗克公式勝出。

普朗克壓力更大了。這個公式經過嚴格測試，證明好用。那麼，再在PK中勝出，其意義已經不是那麼重要了。就好比一個武狀元，再打敗幾個高手，他還是武狀元。目前更重要的是，找到它的物理意義。如果不找到，那它只是一條靠經驗和直覺，加上運氣而發現的一個數學公式，形跡可疑，連真正的定律都算不上。

他把探尋的目光，落在熱力學和電磁學上。兩個優雅而美妙的理論，掛靠其一，這個公式傳承了尊貴的血統，有了令人信服的來歷。

但是，無論怎麼撮合，它就是與這兩個王者格格不入，仿佛天生就是來造反的，要麼就是來踢館的！

熱力學定律、麥克斯韋方程組，是那樣的優雅、堅實和溫暖，在各自的領地，君臨天下，仗律執章。變幻莫測的能量生息，神秘奇異的力場演化，莫不賓服臣順，令行禁止。

直到基爾霍夫的黑體降臨人間。

黑體輻射，很明顯，這既是熱力學的問題，也是電磁學的問題。正常來講，普朗克手裡的黑體公式，應該自然地皈依到二者門下才對。

熱力學、電磁學，二者的力量、美感，已經深深融入普朗克的血液，成為生命的信念，為了二者更完善，更堅實，他願意添磚加瓦，掃地拂塵，就算為之守候一生，操勞一世，也在所不辭。

而眼前，傳承熱力學血脈的公式，搞不掂長波；延續電磁學血統的公式，搞不定短波。現在，自己diy出來的這個公式，終於徵服了所有波，可是它，卻乜斜著莊嚴的熱力學、神聖的電磁學，梗著個脖子，死也不肯臣服，甚至連拉個手搞共同開發的意思都沒有！

這意味著什麼？

一股寒意倏然襲來。

不！不不！普朗克被剛才一閃而過的念頭嚇了一跳。

我是一個保守派，我願意做個保守派。我的老師早就告訴過我，物理學已經完成了。我來學物理，是要汲取和傳播這些知識的，而不是改變這些美妙的知識。這不是我要做的！要知道，我是一個謹慎的人。是的，我做事一向相當嚴謹。以前是，現在是，將來也是！

一個嚴謹的人遇到這種矛盾，應當怎麼做？對，尊重事實！用事實拷問知識！

現在，事實是：這個公式很成功，它搞定了熱力學和電磁學都搞不定的黑體！那麼，熱力學、電磁學……天哪！難道，這兩座巍峨的大廈，只是這個公式站起來的代價？！情感和理智的交鋒，真理和忠誠的紛爭，把普朗克逼向絕路。

絕處逢生，需要的不僅僅是智慧，更需要的是勇氣。可憐的普朗克，你是要克服多大的障礙，才能拾起這偌大的勇氣啊！

好吧，好吧！除了熱力學第一、第二定律，其餘的，我都可以放棄！這就相當於嶽飛說：除了汴梁，其餘的，我都可以棄守！

「可以犧牲我過去對物理法則所持的每一個信念。」

「要不惜任何代價，為這個公式找得到一個理論解釋，不管代價有多高。」

普朗克為自己打氣。

當人們喊出「不惜一切代價」的時候，通常，他並不是真的打算付出一切，而是要放手一搏，避免失去一切。否則，「一切代價」就沒有任何意義。

正因為謹慎，他才更注重事實。正因為堅守，他才更敏銳地察覺到舊的缺憾、新的曙光。

他用了老套的一招，也是沉穩的一招：建立一個模型，來再現公式所描述的黑體輻射。

黑體輻射，是各種頻率輻射的大雜燴，隨溫度的變化，各種頻率的強度此消彼長。

根據這個特點，可以想像無數個「振蕩器」，排列於黑體內壁。所謂震蕩，說白了就是往復運動。每個振蕩器負責發射一種單頻。所有振蕩器一起，就能發射出所有頻率。

給黑體加熱，就是給振蕩器提供了能量。有了能量，它們就開始震蕩，向空腔中發出輻射。同時也吸收能量。如果溫度保持恆定，慢慢地，這一收一發，就達到平衡。

現在，各種頻率的輻射都有了。我們知道，它們的強度是不同的，也就是量不一樣，有多也有少。而根據這個模型，某個頻率強度高，是因為該頻率的振蕩器數量多。

現在問題來了，各種頻率的強度，怎麼分攤給振蕩器呢？

普朗克不放過任何一種可能，苦苦探尋聯繫經典王國的蛛絲馬跡。

可是，熱力學、電磁學的金科玉律，在黑體這裡行不通。必須另走他路！

這是普朗克學術生涯中最黑暗的時光。不是因為失敗，而是在成功的路上，他真的付出了慘痛的代價——他最珍視的、已融入生命的信念。

現在，這些信念，由他親手從生命中割離，血淋淋地拋棄。身後，一片狼藉。

走投無路之際，普朗克悲愴地看著面前的銅牆鐵壁，突然，眼中餘光一閃，一個不起眼的角落進入眼帘。

氣體動力學。

上部說過，麥克斯韋在研究土星光環時，遇到過與氣體力學有關的難題。電磁學建立後，麥爺抽了點時間，出手收拾了它。他把氣體動力現象，看成氣體分子間亂碰亂撞的結果。微小顆粒的碰撞，如果能測出它們的速度、質量、位置等，利用牛頓力學，就能計算。但是，氣體分子小到看不見，多到數不清，咱人類沒有能力全測量出來。於是，數學功底強悍的麥爺想到了統計學和概率論，用這兩個對付模糊事物的工具，算出了氣體分子們「最可能的速度和分布規律」，為氣體力學奠定了一塊厚重的基石。

玻爾茲曼沿著麥爺開闢的道路，把「熵」和無序狀態聯繫起來，給出了熱力學第二定律的統計學解釋。

所謂熵，通俗來講，就是衡量事物混亂程度的一種概率單位，越無序，熵值越高，越有序，熵值越低。

熱力學第二定律表明，大自然總是傾向於熵值增高，也就是越來越無序。所以，此定律又稱「熵增定律」。我們前面說過，自然狀態下，熱量無法從較冷的物體傳給較熱的物體，只能是高溫體傳給低溫體，總體趨向平均、無序。你堆起一堆沙子，自然界會讓它消散，這些四散而去的沙粒，永遠都不會自動再聚成那個沙堆。這就是「熵增」。有關細節以後再說。

現在的問題是：普朗克始終相信，熵值「絕對、永遠」只增不減。而玻爾茲曼的統計學解釋是：熵值「幾乎」只增不減，換句話說，它存在減的可能。

玻爾茲曼的解釋可以用撲克牌來理解：我們買一副新的撲克牌，新牌都是按照順序排列的，熵值很低。我們洗這副新牌，越洗就越無序，熵值越來越高。這是一般現象。但是，根據概率論，存在這樣一種可能，一副本來很無序的牌，你洗來洗去，可能碰巧有那麼一次，會變得比以前有序一點，也就是熵值減小了。雖然概率極低，但不是零。

所以，普朗克對概率論的氣體動力學一直很不感冒。但是現在，普朗克為了解釋這個公式，他不得不求助於它。這就相當於，少林方證大師被迫用九陰白骨爪解決問題。

一個封閉的系統，任其自然發展，它的熵值會越來越大，最終達到最大，也就是達到最無序的狀態。

一個黑體也是這樣，最無序的狀態就是熱平衡。熱平衡狀態，就是普朗克用模型找出輻射分布規律的最佳狀態。

在模型裡，每個振蕩器，振動頻率都是不變的。那麼：

A.當振蕩器吸收、釋放的能量大小有變化時，它所能改變的，就只有振動幅度——「振幅」。換句話說，振蕩器的振幅，決定了它所釋放、吸收的能量大小。

B.某個頻率的振蕩器數量，決定這個頻率的輻射強度——也就是量的大小。

關鍵：振蕩器數量、振幅變化，對應輻射強度、能量變化。這些複雜而微妙的東西，只能用概率、統計的方法來應付。

而且，把能量分攤到相應的振蕩器上，更需要這種手段。

根據這些基本條件，利用玻爾茲曼對付氣體動力學的概率論技巧，普朗克開始了推導。推來導去，他驚奇地發現，振蕩器必須一股一股地吸收和發射能量，才能推導出黑體輻射公式！

就是說，必須把能量分成若干相等的小段，變成「一份一份」的能量單元，才能得到那個強悍的黑體輻射公式。普朗克管這些能量單元叫做「量份」。

這個「量份」有多大呢？普朗克從這個公式出發，勾結振蕩器的頻率，去瓜分能量，發現了一個簡潔的公式：

E=hv

能量E喚醒了我們塵封的記憶，而頻率v的高調復出，震蕩著激情的漣漪。那個神秘而又高貴的身影，一襲長裙，從容側立，h，你從哪裡來？

普朗克發現，要調和E和v的關係，必須有一個常數坐鎮。於是，他創造了h，普朗克常數。有了她，科學史上最著名的方程式之一，才得以成立。

至此，物理學中最重要的常數前三甲，已經全部出現在我們眼前，另外兩個分別是引力常數G、光速c，它倆分別在另外幾個同樣著名的方程裡巍然屹立：牛頓的萬有引力公式，愛因斯坦的質能方程，當然，廣、狹義相對論方程裡也有c。

回到這個簡潔優美的方程。它的意義很明顯，某個頻率v乘以常數h，所得到的，就是在這個頻率上，一份能量的值。一個「量份」就是這麼大。

普朗克還沒意識到，自己完成了一個偉大的發現。他以為自己只是給黑體輻射方程找到了一個來路，而且是用了自己不滿意的概率論。還沒來得及小小地激動一下，普朗克就又被自己嚇到了。

他的公式顯示：能量的傳遞不是連續的，而是一份一份的！

介入黑體問題以來，雖然已經不是第一次被自己嚇到，但這次，真不是普朗克膽小，換成任何一個物理學家，他們都會被公式裡傳達的信息嚇到！

不就「能量是一份一份的」這碼事嗎？有什麼大不了？

相當了不得。這是一個天大的簍子，被普朗克捅了出來。

雖然剛剛說過，但我們還是要馬上複習一下這個公式：

E=hv。

h的值是6.626×10^-27爾格·秒，也就是用十萬億個一億除6.626，它等於6.626×10^-34焦耳·秒。這個值十分微小。

每一份能量，都是這個常數乘以頻率。這意味著，無論你怎麼分，一份能量只能分到1hv為止，不能再小了。

那麼，無論哪個振蕩器，它所具有的能量，只能是0hv、1hv、2hv、3hv……nhv。看見沒？n必須是個整數——再強調下：這是因為1hv最小，不能再分了，所以不存在0.5hv、3.1415926hv……之類的小數。

但是，自然界的能量的傳遞是一份一份的——這個提法，絕對顛覆了我們對世界的認知！

生活中，我們燒水，就是用火向水壺裡的水傳遞能量，使水溫升高。那麼，在我們看來，火向水傳遞的能量是「連續的」，水溫從20℃升到100℃的過程，當然也是「連續的」，水溫一定經歷了20.5℃、25.0250250250250℃、38.383838℃、52.0520520℃……總之，水的溫度值一定經歷了在20——100之間的任何一個數字，它的溫度上升線是連續的、平滑的，不可能從21.5555℃直接跳到21.5557℃，而不經過21.5556℃。是吧？

一個物體從A運動到B，它都必須經過其路徑上的無數個點，因為我們的世界是「連續的」。 無論AB距離有多短，它也不可能從A點「直接」穿越到B點，凌波微步也不行。還記得上部開篇裡的芝諾悖論嗎？他的大前提就是，「任何距離都可以分成無窮個小間隔」。所以，從一點到達另一點，必須「路過」無窮個小間隔。他由此推斷「有限的時間內，不可能經過無窮個間隔」，從而得出了「運動不存在」的結論。

雖然我們不想同意這個惱人的結論，但是，對於他的大前提，我們是沒有任何異議的，因為「世界是連續的」。我們對世界的全部認識，都是建立在這個基礎之上的。對於運動距離、能量傳遞之類的東西，我們可以無比精細地進行分割，分割到極致，量度為零，分割效應消失，繼而恢復整體。這是最完美的分割，是微積分的核心技巧。消除分割，讓它所描述的對象連續、平滑起來，這是微積分的最高境界。

微積分是用分割法描述連續世界的無敵利器。它是我們對世界認識的數學化表達。

而現在，普朗克的黑體輻射公式，以絕對強者的姿態，鋼鐵一般地戳在我們面前，面無表情地挑釁道：有種你就推翻我，不然，你就必須承認，能量不是無限連續的，它必須有個最小單位，分成有限的份數進行傳遞！

這就像我們去菜市場買東西，無論怎麼討價還價，無論買的東西有多少，你最少得付1分錢，你不可能付0.5分錢，因為沒有這個面值。所以，你可以不付錢，實施搶劫或乞討，但，只要你是付錢的，你所付的總錢數，無論多少，一定是1分錢的整倍數。

我們坐飛機，登機時可以上1個人，也可以上2、3、50……個人，只要裝得下，隨便哪個整數都行，但絕不能上0.25個人，無論你怎麼清點人數，飛機上都是1個人的整倍數，不可出現380. 747個人之類的情況。（不要提殘疾啊肢體啊之類殘酷的腦筋急轉彎式的情況，肢體、屍體都不是真正意義上的人，真正意義上的人，肢體再殘缺，他也是「一個」人）。

但是，如果能量的傳遞也是這樣的，分成有限的一份一份，那麼，水溫「從21.5555℃直接跳到21.5557℃，而不經過21.5556℃」就成為可能。我們把水的量減少到極致，就好理解了：你加熱一個水分子，給它一份能量，它就會從一個溫度值 「直接跳到」另一個溫度值，而不路過這兩個值之間的任何一個值。要知道，在經典物理裡，路過，不僅是美德，還是憲法。

普朗克快被折磨瘋了。

在維恩公式出世以前，他已經為黑體問題進行了6年的探索，維恩公式出生以後，他立即將它歸入熱力學血統，以為世界從此和平了。可是，實驗很快就擊碎了這個美夢，證明維恩公式在紅外區無效。

他千辛萬苦湊出一個公式，搞定了黑體輻射，卻發現，公式與自己膜拜的電磁學、熱力學水火不容。

他為尋找公式背後的物理意義而絞盡腦汁，百思不解。

為了把這個公式融入經典，他在信念上做出巨大讓步，向自己原本牴觸的概率、統計手段求援。

終於找到了「整個計算中最帶根本性的一點」，卻發現，這一點是如此可怖！它一直在公式背後深藏不露，甫一現身，還沒來得及看清面目，就見它劍指整個物理大廈的根基！

這是什麼怪物？！

僅僅是因為你站起身來，就要搞得整個物理學土崩瓦解？不！

你沒有這個資格，誰也沒有這個資格！你只是一個假設，只是我用來解決公式出身問題的一個手法，並不是物理真實！普朗克這樣安慰自己，他那顆揪緊的心，慢慢放鬆起來，但仍有一根無形的繩索懸著它，蕩蕩悠悠，無法踏實。

1900年12月14日。星期五下午。柏林大學物理學院。鐘聲剛剛響過五次。

普朗克在德國物理學會的例會上，報告了他的新發現。

他宣稱，只有假設黑體模型裡的振蕩器吸收、發射能量是一份一份的，才能導出那個公式、準確描述黑體輻射分布規律。

他把一份能量叫做「能量子」。這個名稱隨後就被他改為「量子」。

一個震撼了整個20世紀，到現在也餘震未消的龐然大物就這樣悄然誕生了。

會後，物理學會的會員們紛紛向普朗克表示祝賀，祝賀他找到一個強悍的公式，成功地解決了困擾人們多年的黑體問題，圓了基爾霍夫的夢。但這一切，似乎與量子無關。因為它只是普朗克解決問題的一個技巧而已。物理學家們的這種技巧，就像知心大姐提供的馴夫小竅門，一抓一大把。

量子，就是這樣低調。它混跡於天地萬物，事了拂衣去，深藏身與名。直到1900年，一個謹慎公務員形象的男人，在走投無路之際，隨手把它拽出來，晾在眾目睽睽之下。但，人們只把他當作黑體輻射公式的墊腳石，無人關注。只有它的發現者，為它的存在而隱隱不安，那根無形的懸心繩，時時顫動，成為一個飄渺而又頑固的痛。

在此後的日子裡，普朗克一直試圖迴避量子，但量子如影隨形，它低調沉著，卻強悍堅硬；它不動聲色，卻無處不在。撼不動、繞不開、改不了、認不清，額親娘啊！還有比這更可怕的嗎？！

它倒底是什麼？

就在普朗克跟自己內鬥糾結之際，一個年輕人慧眼識珠，第一個接受了量子。而普朗克，雖然不肯接受量子，卻慧眼識珠地接受了這個年輕人。

波粒再戰

愛因斯坦

轉眼間，到了光輝燦爛的1905年。

3月17日。又是星期五。瑞士伯爾尼，26歲的愛因斯坦投寄了一封信後，匆匆趕去上班。飽暖思宇宙，饑寒問稻粱。專利局三級技術員這份很有前途的工作，解決了愛因斯坦的溫飽問題，使他有時間去窺探宇宙的秘密。

那封信是寄給《物理年鑑》的，裡面裝著他本年的第一篇論文。論文解釋了「光電效應」，題目是《關於光的產生和轉化的一個啟發性觀點》。

普朗克看了，不僅沒有受到啟發，反而更糾結了。因為愛因斯坦肯定了普朗克的量子概念，還用它來解釋「光電效應」。

普朗克本來就對量子避之不及，現在愛因斯坦不僅欣然接受了它，並且更進一步，讓量子與光子聯姻，生出「光量子」，把量子生米煮成熟飯，變成物理真實。普朗克認為，這個步子邁大了，很扯蛋，所以極度反對這門親事。

不過，愛因斯坦的觀點雖然反叛、出格、顛覆，但他的解釋卻邏輯嚴謹，事實清楚，非常完美。所以，普朗克很負責任地允許這篇論文發表。

於是，繼普朗克發現量子之後，科學史又翻開了嶄新的一頁。

說了半天，「光電效應」是什麼？也是「渾身是寶皮可製革筋可入藥味道鮮美肉可以吃」嗎？說起來，話又長了。

還記得當年的波粒大戰嗎？

菲涅耳單槍挑落粒軍大旗，波動理論一統光學河山。但是，江山並不穩固。菲涅耳的光波理論固然銳利無比，卻依然是就光論光，就波論波，解決的是表層問題。

雖然如此，粒軍也暫時無力抵抗，只能徘徊觀望。

1873年，麥克斯韋的《電磁學通論》橫空出世，把光學收歸電磁學門下，麥爺宣布：光是電磁波的一種。

從此，波軍陣營由麥爺坐鎮，城堡是尊貴神聖、厚重堅實、莊嚴優雅的電磁論，那可是上帝的詩歌！

粒軍的希望，隨硝煙散盡。

然而，誰也沒想到的是，赫茲在給電磁學大廈封頂加固時，順手開了一扇窗，一縷微光射向粒軍匍匐的角落。

還記得赫茲驗證電磁波的那個實驗嗎？1887年，赫茲讓振蕩器發出電信號，然後，在共振器的兩個小金屬球之間，看見了電火花，這說明，共振器收到了振蕩器發出的電磁波，才得以如此。

赫茲當時看得很痴迷，很仔細。所以，他不僅看見了微弱的電火花，還發現，微弱的電火花，居然有更微弱的亮度變化。

當紫外線照射那兩個小金屬球時，發生電火花會變得容易一點，而電火花也會變得更亮一點。

對這個「全新的，而且令人十分費解的現象」，赫茲記錄了下來，卻沒來得及給出解釋。但他寫道：「也許正因為它不易解決，所以有望在它解決之時，其他一些新現象也得到了解釋。」這話現在看來，也算是一語成讖了。

1899年，J·J·湯姆遜通過實驗，證實那兩個小金屬球之間的光電流，與陰極射線一樣，都是電子流。於是，人們慢慢意識到，這是由於光的照射，使金屬內的電子逃逸的現象。也就是說，那些電子流，是光「打」出來的。

1902年，赫茲曾經的助手、德國物理學家勒納德對這個現象進行了研究。勒納德是個狹隘的種族主義者，希特勒的腦殘粉，納粹黨徒，納粹德國的瘋狂擁躉，或許叫鷹犬也不為過，「勒納德」這個譯名還是相當科學的。他宣揚希特勒的理論，參與和領導了對愛因斯坦等猶太血統的科學家的攻擊和迫害。二戰後，美國考慮到他年事已高，免除了對他的去納粹化措施。不過人品歸人品，勒納德的確是一個優秀的實驗物理學家。好吧，我們回到實驗。

勒納德給這個現象起了個名：光電效應。

勒納德的實驗裝置：一個真空玻璃管，裡面有兩個金屬片，金屬片上有導線，導線連接到玻璃管外的儀器上。

勒納德發現，在真空裡，光電效應也會發生。用紫外線照射其中一塊金屬片，就會有電流產生。他解釋道，這是由於紫外光和電子的頻率一致，發生共振，所以紫外光能夠「觸發」電子從金屬表面逸出。

但時隔不久，「觸發說」被勒納德自己的實驗否定。因為他不能解釋接下來發現的兩個詭異現象。

他把照射金屬的光做了兩個調整，想看看不同的光，「打」出的電子有何不同。

一是調整光的強度，也就是「亮度」。按照常理，光的強度增加了，也就是能量增加了，它打出的電子，能量也應該增加才對。可是，實驗的結果剛好相反：電子增加的不是能量，而是數量！

那麼，金屬發射電子的能量歸誰控制呢？答案很快就出來了。

二是調整光的頻率，也就是「顏色」。按照常理，提高頻率，就是振動得更頻繁，應該打出更多數量的電子才對。可是，實驗給出的結果又是剛好相反：電子增加的不是數量，而是能量！

勒納德懵了。

各實驗室的相關結果陸續發布，結果更加撲朔迷離：

首先，不是每種光都能打出電子，比方說，黃、紅之類的低頻光，一個電子也打不出來，無論它的強度有多大，電子也是一毛不拔。而紫外線這樣的高頻光，再微弱，也能打出電子來！典型的歧視啊歧視！

這就是說，想要在金屬上打出電子，光的頻率最低有個下限，也就是你至少要達到這個頻率，才能打出電子來。嗯，原來，做人，沒有下限，可以升官、發財、吃牢飯；做光，沒有下限，就什麼也得不到！

其次，不同的金屬，要求的頻率下限也不同。我們舉幾個例子。頻率數字太長，所以這裡用波長來表示，單位是「埃」，1埃是0.1納米，一億分之一釐米。只要記住「波長數值越大，頻率越低」就成，光速÷波長=頻率。不同金屬要求的頻率下限：

銫→6520 鈉→5400 鋅→3720 銀→2600 鉑→1960

再次，每一種頻率的光，打出的電子能量有個上限。也就是說，不管你怎麼照射金屬，就算你照射一萬年，只要頻率不變，你所打出的每個電子，其能量也不會超過那個上限。

最後，光射到金屬上，電子要麼馬上蹦出來，要麼死也不出來，它絕不會等會兒再出來！

是不是很亂？我們來做個總結，也算是複習，順便理清思路：

1.不同的金屬付出電子，對光的頻率下限要求不同。不同頻率的光，打出的電子上限也不同。

2.電子能量大小，由光的頻率說了算，頻率越高，打出的電子能量越高。

3.電子數量多少，由光的強度說了算，強度越高，打出的電子數量越多。

4.光打出電子，是瞬間作用，沒有積累過程。

好吧，條理是清晰了，邏輯也沒問題，問題是規則太亂了！

所有物理學家都凌亂了。因為這個規則不僅違反了常理，不符合牛爺以來的物理認識，還嚴重違反了麥爺的電磁學規則！雖然《電磁學通論》只誕生了不到30年，但是，從那以後，所有與電磁相關的問題，都可以在那裡找到答案，完美的麥克斯韋方程組，她不僅能解決、描述所有電磁學問題，還能做出準確的預言，以至於自負的玻爾茲曼一見到這套方程，立即被她的美妙所徵服，引用歌德的話頂禮膜拜：「書此符號者，舍上帝其誰？！」

按照麥爺的理論，世界該有多美好啊：

電磁波的強度越大，其能量也越大，它所打出的電子能量也應該越大。

電磁波持續給電子輸入能量，電子攢夠一定能量後，就脫穎而出。那麼，它不應該瞬時射出，也不應該千呼萬喚不出來，更不應該以頻率論英雄。

這既符合邏輯，又很講道理，是吧？但是，實驗給我們的答案完全相反。

咱倆都玩過水槍是吧？假如，咱倆組織一場比賽，大家用水槍去射桌球。現在，水槍加滿足夠的水，壓力恆定，扳機就是開關，扣動扳機，水就被釋放射出。比什麼呢？看誰射飛的球更多、更快、更強。結果，我們發現：

你必須連續扣動扳機，達到一定頻率後，比方說每秒扣動5次，才能射飛桌球。球速是1米/秒。

如果達不到每秒5次，即使是100個人每人手持雙槍，都無法射飛一個桌球！

如果扣動扳機的頻率高，達到10次/秒，球速就會隨之提高，最快可以達到2米/秒。想讓球速更快，必須提高扣動扳機的頻率。

你提高扣動扳機的頻率，只能提高球速，提不高球數；增加水槍的數量，只能提高球數，提不高球速。

不科學啊！雖然上帝跟我們開的玩笑已經夠多的了，但是，還沒有一個玩笑如此搞惡。

不科學啊！雖然上帝跟我們開的玩笑已經夠多的了，但是，還沒有一個玩笑如此搞惡。

一個小小的光電效應，將物理從帝國美夢中喚醒。陶然其間的物理學家一覺醒來，發現那個富麗堂皇、舒適溫暖的安樂窩已榮華不再，柱裂基傾，在宇宙蠻荒中風雨飄搖。普朗克黑體輻射公式，試圖撥散紫外災變帶來的烏雲，卻攪來了量子迷霧。霧霾未消，那暗弱的電光，便裹挾著赫茲的讖言，化作雷霆萬鈞，撕裂了整個天空。

顫慄吧，人類！為自己的智慧哭吧，人類！

一雙明亮的眼睛略帶嘲諷地看著這一切，藏在濃密小鬍子下的嘴角，透出一絲不易察覺的微笑。愛因斯坦注視著光電效應：就是你了！

小愛同志早就相信，世界是由物質微粒構成的。這些微粒，不管你叫它原子還是血滴子，都無所謂。關鍵在於，它們都是一粒一粒的，你是你，我是我，可以擁抱，但不連體——不是連續的。每個微粒都有自己的能量，這些能量的綜合作用，表現在宏觀事物上，就是我們日常所見的能量形態。

但是，一到了光這兒，情況就變了，好像所有現象都在證明光是波，或者說，波動說能解釋所有光現象。到了麥克斯韋，波動說獲得了神級後盾，阻斷了所有挑戰的念頭。

小愛相信，從根本上講，世界的規矩只有一個。我們眼裡紛繁複雜的大千世界，只不過是同一規律所衍生的不同表象而已。

所以，光的特立獨行，讓特立獨行的小愛不太舒服。他的目光，又一次落在粒子上。但是，牛爺領銜的粒軍早已宣告敗北。麥爺的強悍登基，又賜予凌厲的波軍以廣闊的天空，粒軍雪上加霜、落井受石，已被逼到墓地，蓋上了棺材板，就差釘幾顆釘子、發幾句訃告了。

光電現象挾裹的萬鈞雷霆，讓經典物理大廈將傾。但在小愛看來，這是新世界的曙光。

小愛的目光掃過普朗克的黑體輻射無敵公式。

這個公式是Diy出來的。儘管事後，普朗克給它找了一個娘家，但愛因斯坦還是有點不太滿意。因為，普朗克知道自己想要一個什麼公式，從而做出了能得到這個公式的推導。這裡，有深厚的物理功底為基礎，有強悍的數學技巧為手段，更有敏銳的科學直覺為指引……好吧，我們不這麼委婉，用大白話說：老普，你夠牛，但還是有點打哪指哪的意思！

但是，普朗克給公式找娘家時，買一送一，搞出的一個「副產品」，小愛還是蠻喜歡的——「能量是一份一份傳遞的」。每一份是一個量子。這個靠譜！

儘管這個量子已經把普朗克嚇得夠嗆，但小愛仍嫌不給力，你起步夠炫，在下佩服啊佩服，但你落腳太近太謹慎，不夠High。辜負了老衲期待的眼神。

為了讓光這傢伙合群，跟其他物質一起，共建和諧美好新生活，小愛決定，重打鼓、另開張，我再推導一遍！

他也搞出一個假想模型，但是，跟普朗克版的模型不一樣：黑體空腔裡充滿了粒子，這些粒子包括氣體和電子。構成黑體內壁的原子們，也含有電子。

咦？好像有點不對，這這這哪是什麼假想模型，一個現實版的黑體不就是這樣？！

是的，現實版的黑體模型就能用，幹嘛要搞成別的樣子？

好吧。現在現實版的黑體模型被加熱了，充滿了春的氣息。於是空腔裡的粒子們很興奮，開始震蕩。麥爺告訴我們，這些傢伙一震蕩，就放電磁波。當然，別處的電磁波送上門，它們也照收不誤。這個過程像極了咱國過年走親贈禮，折騰一段時間後，大家一吸一射兩相悅，收支平衡。

注意，關鍵來了：

熱力學第一定律說什麼來著？能量是守恆的！

現在，黑體模型達到了熱平衡狀態，也就是處於「熵」最大的狀態。

而空腔的體積，以及其中的能量、溫度都是可知的。

條件這麼好，數據這麼充分，分析一下熵與黑體空腔體積的關係，就不難了吧？

於是，小愛從這個基礎出發，開始了他的推導。然後，導出了光的量子。因為出發點不一樣，所以，此量子已非彼量子。

還記得不？普朗克是假設振蕩器發射和吸收能量必須一股一股地來，每一股能量稱為「量子」。 也就是把吸收和發射的「過程」量子化了。

而小愛描述空腔裡的粒子交換光，空腔裡的熵與體積的關係，推導出來的結果是，它們所交換的光本身，其表現就是量子化的。小愛叫它「光量子」，後來改叫「光子」。他把光本身量子化了。

看出區別沒？

普朗克：你必須一股一股地交換。就好比咱倆水槍大戰，規則是：不許長射水流，必須勤扣扳機，一股一股噴射對方。

愛因斯坦：你交換的東西本身就是一股一股的。就好比咱倆改成塑彈槍大戰（這個很危險萬勿模仿）——不管你是點射還是連射，也不管你是堵槍還是躺槍，塑料彈本來就是一粒一粒的。你只能一粒粒發，一粒粒收。

既然有區別，小愛的公式也就和普朗克略有不同，但是，在「E=hv」上沒得說，意義一樣，都是「一份能量以hv為單位存在」。所以，小愛對普朗克的量子，是非常擁護的。

要知道，那時候，原子存不存在還是個謎，以玻爾茲曼為首的「擁原派」和以馬赫為首的「倒原派」正鬥得不可開交，你小愛卻在這個節骨眼上，以粒子假設為基礎，鼓搗出個「光量子」來，不是嫌熱鬧不夠，就是嫌挨拍不夠！

所以，得找個什麼不好解釋的東西，用光量子解釋一下，或許就OK了。哈，光電效應，你簡直就是為證明光量子而生的！

如果光是量子化的，光電效應立馬就失去了全部的神秘感，它再也不是雲霧中的蒙面少女，而是那位穿著「新裝」在街上邁方步的皇帝。

光的頻率越高，光量子的能量越大。一個光量子的能量，只能一次性地傳給一個電子。於是：

如果單個光量子的能量不夠，它就沒法把電子打出來。這就是為什麼低頻光無法打出電子。

不同的金屬付出電子，對光的頻率下限要求不同，那是因為，它們對電子抓得有緊有松，抓得緊的，電子當然需要更大能量才能逃脫。

提高光的頻率，就是增加了光量子的能量。電子獲得更大能量，當然跑得更快，所以高頻光打出的電子能量更大。

增加光的強度，就是增加了光量子的數量。數量更多的光量子，當然能打出更多的電子。

是不是很簡單？所謂光電效應，其實就是粒子世界的「富豪相親大會」。每一種金屬，都是一個相親會，入場資格的起點不同；電子就是拜金女，它的能量就是綜合得分；光量子就是富豪，不論年齡體貌和物種，它的能量就是資產。

這是相當純粹、相當公平的錢色交易。

首先，不同的相親會（金屬）檔次不同。既然叫「富豪相親會」，那麼，不論什麼檔次，對富豪的資產都有個最低的要求。比方說，銫富豪相親會，資產最低1億才有相親資格，銀富豪相親會，資產最低2億才有相親資格。你參加銫富豪相親會，但是，你的資產只有9000萬，沒資格相親，就算你找來100位資產9千萬的人一起來，也沒有相親資格，一個美女也帶不走，但是你能付起入場費，可以入場當苦逼觀眾，噴血圍觀、舞人浪、熱場子（引起分子共振導致熱效應）。這就是為什麼再多的低頻光也打不出電子。

第二，拜金女的相貌、三圍、氣質、文化、性格等都進行了準確的評分，明碼標價，你想帶走高分美女，必須擁有更高的資產才行。比方說，50分的，只配1億資產以上的富豪；70分的，少於2億資產休想帶走；80分的，只跟4億資產以上的富豪走。這就是高頻光為什麼能打出高能量的電子。反過來說，你如果只有2億資產，那麼，你最多只能帶走70分的美女。這就是每種頻率的光，打出的電子能量都有個上限的原因。

第三，這是相親大會，不是菜市場買肉，所以，你有再多資產，也只能帶走一位美女。你資產多，只能帶走更高分的美女，而不能帶走更多的美女。這就是為什麼增加頻率只能提高電子的能量，卻無法增加數量。

第四，拜金女資源足夠多，有多少美女被帶走，關鍵要看來了多少具備資格的富豪。但是，根據第二條，來了再多富豪，如果都是不超過2億資產的，也只能帶走70分以下的那些美女，高於這個分數的，一個也帶不走。你也不能哥倆好湊錢帶走一個高分的，這些美女雖然拜金，但並不變態。這就是為什麼增加光的強度，只能增加電子的數量，而不能提高能量。

是不是很美妙？愛因斯坦的公式更美妙，他只用幾個簡單的字符，就囊括了上面一大堆條條款款。

(1/2)mv^2=hv-p

END。

完了？

嗯，over了。

(1/2)mv^2，就是打出電子能量的上限，也就是大富豪你所能帶出的美女的最高分值。

hv，大家都很熟，一個量子的能量。也就是你持有的總資產。

p，取得資格的資產底線。小愛鼓搗了一個「功函數」，用來計算不同金屬所要求的頻率下限。

讓無數物理學家如墜雲霧的光電效應，被這個簡潔的公式一把扯去了底褲。詭異莫測的黑體輻射疑案，真相就此大白天下。

按理說，喜歡窺視大自然隱私的物理學家們，應該為之雀躍才對，然而，事情恰好相反，物理學家們對它唯恐避之不及！

因為，已經入殮的粒軍，在公式裡露出了詭異的微笑。這個公式太叛逆了，明白無誤地劍指電磁學大廈的根基，直接挑戰麥爺經典體系！即使這樣，小愛還嫌不夠直白，他在論文開頭寫道：「一個有重物體的能量不可能無限分割，而按照光的麥克斯韋理論，從一個點光源發射出來的光束的能量，則是在一個不斷增大的體積中連續地分布的。」這是在說：麥爺讓光與眾不同，我很不爽。

小愛承認，「光的波動說是十分卓越的，別的理論似乎很難取而代之」。但是——小愛在「但是」後面，提出了一個比粒子更具顛覆性的看法：「不應當忘記，光學觀測都同『時間平均值』有關，而不是同『瞬時值』有關。」

他的看法是：我們之所以認為光是波，那是因為，我們以前所觀測的，都是光在一段時間內的平均狀態，「波動」是平均結果。而觀測光的瞬時情況，它應該是粒子態的。小愛還給這個不招人待見的看法起了個名：「一元二體認識」。這就是「光亦波亦粒」的源起。雖然它離「波粒二象性」還有一段距離，但在當時，這已經足夠石破天驚的了。

叛逆得如此誇張決絕的，不是神人，就是神經病人。把光變回粒，就夠所有人喝一壺的了。你還把它弄個雌雄同體，那就不止是調戲整個物理界了，簡直就是在挑逗上帝！

因此，小愛同志的觀點，得到當時物理學家的一致反對，就在情理之中了。

在反對者的人堆裡，普朗克顯得格外醒目。他最早看到小愛的論文，第一個站出來反對，他認為，小愛這是「在思辨中迷失了方向」。不要說接受小愛的「一元二體認識」，就算是自己鼓搗出來的量子，他還一個勁地加以條件限制，極力把它推進經典物理的地盤。到了1914年，他成功地把自己送回到經典物理的起點，遠遠地看著自己的量子越飛越高。公平地說，普朗克絕不是一個反對革命的人，最有力的證據是，他第一個接受了極具顛覆性的相對論——這個見識，可是超越了龐加萊和洛倫茲的。他之所以對量子拒之千裡，對「一元二體」更是痛心疾首，是因為它們的顛覆性，已經超出了普朗克觀念更新的承受極限。所以，雖然小愛的論文是普氏量子得到的第一個有力支持，但老普根本不領情，就算是在推薦小愛當普魯士科學院院士時，他還站在為小愛開脫的角度指出：「小愛在現代物理所涉及的重要問題中，幾乎都做出了『令人矚目的』貢獻，當然，他也可能會出錯，比方說光量子假說。但是，我們不能對他求全責備……」不過，反對歸反對，普朗克有著博大的胸懷，作為一個真的學者，他敢於面對淋漓的公式，敢於在事實面前認栽。所以，他允許這篇離經叛道的論文發表面世。

醒目的反對者，當然遠遠不止普朗克，密立根就是其中另類的一個。

羅伯特·安德魯·密立根，美國實驗物理學家。他反對的方式是：實驗。我們知道，科學不是耍嘴皮子，你哲思再無敵、辯才再出眾，把對手批得再慘，人家只要符合觀測，最後灰頭土臉的也是你自己——除非沒臉。沒臉沒皮的人會罔顧觀測，沉浸在嘴皮子的快感中洋洋自得。所以，實驗，雖然很笨拙，但這是最實在、最有力、最負責的反對手段。密立根用了10年時間，完成了一個大名鼎鼎的實驗：「油滴實驗」。他想通過精確的實驗數據，證明愛因斯坦的錯誤。

然而，事情的發展卻讓他大跌眼鏡。數據顯示，小愛的公式好像是對的。

難道是，因為誤差太大？那就提高實驗精度！

精度提高了，可是得到的數據離公式預測更近了。

難道，我費了這麼大勁，設計了這麼巧妙的實驗，只是為了證明我反對的東西是對的？！不，我要再提高實驗精度，找出公式預言的偏差！

於是，精度不斷提高。

可是，精度越高，實驗結果與公式吻合得越好。蒼天吶！

鬱悶之下，密立根不得不噴血認栽：「愛因斯坦公式取得了明顯的、完全的成功」，「結果完全出乎我的預料」。不過，公式代表的理論解釋，打死他也不信：「但是這個公式背後的物理理論基礎，卻是相當不靠譜，我相信愛因斯坦本人也不會再堅持了。」不管密立根信還是不信，他的這個實驗為他帶來了1923年的諾貝爾物理學獎。

對小愛的光量子，物理學家們的反對，當然不是毫無道理的。相反，他們的反對，理由相當充分，理論基礎相當雄厚。我們在波粒大戰中，已經跟隨波粒雙方神一般的將領和統帥，充分體驗了波動王國開疆擴土的雄渾背景，那一點一滴驗證的翔實數據，一磚一石積累的雄厚基礎，一步一個腳印走出的這條溜光大道，無不昭示著波動說取得最終勝利的必然性。麥爺電磁理論的建立，更是讓人類對光的認識，提升到了從未有過的高度，本以為從此塵埃落定、宇宙澄清，誰知道，一個不修邊幅的小小技術員，讓波粒大戰風雲再起，攪得周天寒徹、一地雞毛。