宇宙中的一切，从光到电子到原子，都同时表现出粒子和波的性质。这个事实让人惊讶万分！ 量子物理中还有其他很奇怪的现象，比如薛定谔的猫、上帝掷骰子和遥远的幽灵作用等等，这些都源于物质既具有粒子性质又具有波动性质的事实。这听起来可能很疯狂，但是物理学家们通过拼凑证据的方法，推导出了宇宙的双重性质。
✨ 最早认真提出光的双重性质的是阿尔伯特·爱因斯坦，他在1905年提出了他的观点，但是他是在理解Max Planck的早期思想之后才得出这个结论。Planck解释了热物体（比如灯泡中的灯丝）发出的光的颜色。为了解释这一现象，他需要一个很巧妙的方法，他说物体由只能发出取决于光的频率的离散能量块的振荡器组成。Planck对自己的解释并不满意，但是爱因斯坦进一步研究了这一思想。他将Planck的思想应用到光本身，他说，光其实是由一束束光子组成的流，每个光子都有固定数量的能量。爱因斯坦自己曾称这是他唯一真正革命性的想法，但是这个理论非常准确地解释了光照射在金属表面上电子脱离的方式。即使那些讨厌爱因斯坦的人也不得不承认，这个理论非常精确。⚡
⚛️ 接下来的拼图由英国的欧内斯特·卢瑟福德提供。1909年，欧内斯特·马斯登和汉斯·盖革在金属上射击了α粒子，并惊讶地发现有些粒子直接弹回来了。这表明原子的大部分质量集中在一个微小的核心中。你在小学学到的那个像迷你太阳系一样，电子绕核心运动的原子模型就是来自于卢瑟福德的。不过，卢瑟福德的原子模型还有一个小问题。根据经典物理学，绕圆圈急速旋转的电子会发射光，我们常用这个原理来产生无线电波和X射线。按照卢瑟福德的模型，原子中的电子在坠入核心之前应该喷洒出X射线。但是与卢瑟福德合作的丹麦理论物理学家尼尔斯·玻尔指出，原子显然是存在的，所以也许物理学的规则需要改变。玻尔提出了一个观点：只有在某些特殊轨道上运动的电子才不会发射光。只有当电子改变轨道时，原子才会吸收和发射光，而且光的频率正好与能量差异相匹配，这正是Planck和爱因斯坦提出的观点。玻尔的原子模型解决了卢瑟福德模型的问题，并解释了为什么原子只会发射特定颜色的光。每种元素都有其特殊的轨道，因此也有其独特的一组频率。只是玻尔的原子模型有一个小问题，无法解释为什么这些轨道是特殊的。
⚡ 但是法国博士生路易·德布罗意将一切重新紧密地结合起来。他指出，如果我们知道光是一种波动，而粒子也表现出波动的特性，那么电子这样的粒子表现为波动就很容易解释了。一旦你有了电子表现为波动的想法，你就可以去寻找证据。几年后，美国和英国的科学家们确实观察到了电子的波动行为。现在，我们有了非常明确的实验证据，比如将单个电子射向有缺口的障壁。在特定的时间和位置，每个电子都像一个粒子一样被探测到。但是当实验重复进行时，所有的单个电子将形成一种特定的条纹图案，这正是波动行为的特征。粒子和波可以相互转化的观念是物理学中最奇怪和最强大的概念之一。理查德·费曼曾经著名地说过，这个例子揭示了量子力学的核心之谜。其他的一切都是由此而来，就像拼图的碎片逐渐完整。
总而言之，物理学中存在着物质既具有粒子性质又具有波动性质的双重性质。通过一系列的实验证据，我们得以认识到光、电子、原子等等都表现出这种双重性质。这让人感到非常惊奇，同时也推动了量子物理学的发展。探索这种双重性质是物理学中的一个重要课题，也是我们对宇宙认知的一部分。
