光是粒子

但噩夢(mèng)還沒結(jié)束，量子革命開始了！

在19世紀(jì)下半頁(yè)，物理學(xué)家們想要弄清楚一個(gè)問(wèn)題，那就是為何在吸收和輻射電磁波方面，某些材料的性能要比其他材料更好。盡管現(xiàn)在看來(lái)這似乎也沒有什么，但由于在當(dāng)時(shí)電燈產(chǎn)業(yè)正剛剛起步，因此任何能夠輻射光的材料都是被重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。

到了19世紀(jì)末，科學(xué)家們已經(jīng)意識(shí)到，一個(gè)物體輻射出電磁波的多少取決于它自身的溫度，不同的溫度會(huì)產(chǎn)生不同量的輻射�？茖W(xué)家們已經(jīng)注意到這種關(guān)聯(lián)，但沒有人能夠回答為何會(huì)是這樣。

1900年，德國(guó)物理學(xué)家馬克斯·普朗克(Max Planck)解決了這個(gè)問(wèn)題。他發(fā)現(xiàn)，通過(guò)計(jì)算可以解決這一問(wèn)題，但前提是必須將電磁輻射視作是單獨(dú)的“小份”構(gòu)成的。普朗克將這種“小份”稱作“量子”。數(shù)年后，愛因斯坦給予這一思想，再次成功地為另外一個(gè)棘手的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象給出解釋。

透過(guò)云層看到的陽(yáng)光

光讓我們能夠感受身邊的世界

此前物理學(xué)家們注意到，用可見光或紫外光照射一塊金屬板，金屬板會(huì)帶上正電荷，他們將這種現(xiàn)象稱作“光電效應(yīng)”，但對(duì)于究竟為何會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，物理學(xué)家們都感到困惑不已。

愛因斯坦指出，這一現(xiàn)象背后的本質(zhì)是金屬板中的原子在這一過(guò)程中失去了帶負(fù)電的電子。很顯然，照射金屬板的光為這些金屬原子帶來(lái)的足夠的能量，讓其中的一部分電子能夠掙脫原子結(jié)構(gòu)的束縛。

然而，如果更加仔細(xì)地審視這些電子的行為，就會(huì)發(fā)現(xiàn)一些詭異的現(xiàn)象。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，只需要改變照射光的顏色，我們就能輕松改變光攜帶的能量大小。尤其是，科學(xué)家們注意到，相比接受紅光照射的金屬板，接受紫光照射下的金屬板釋放出來(lái)的電子擁有更高的能量。既然如此，那么如果光僅僅是一種簡(jiǎn)單的波就難以解釋了。

一般來(lái)說(shuō)，要想讓某種波的能量更強(qiáng)，你需要使它變得“更高”——想象一下海嘯沖向陸地時(shí)的畫面——而不是讓波本身變得更長(zhǎng)或是更短。由此推斷，要想讓照射金屬板的光能夠?yàn)榻饘侔遽尫懦龅碾娮觽鬟f更多的能量，那就應(yīng)當(dāng)讓光這種波更“高”，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是，增加光照的強(qiáng)度。而改變光的波長(zhǎng)，也就是顏色，不應(yīng)該會(huì)產(chǎn)生什么改變才對(duì)。