但是，正当他要进一步研究时，意外的事情生了。天气转阴，乌ไ云一连几天遮蔽了太阳。贝克勒尔只好把他的全套实验用具，包括底片和铀盐全部ຖ放进了保险箱里。然而到了第五天，天气仍然没有转晴的趋势，贝克勒尔忍不住了，决定把底片冲洗出来再说。铀盐曾受了一点微光的照射，不管如何在底片上应该留下一些模糊的痕迹吧？
但是，正当他要进一步研究时，意外的事情生了。天气转阴，乌云一连几天遮蔽了太阳。贝克勒尔只好把他的全套实验用具，包括底片和铀盐全部放进了保险箱里。然而到了第五天，天气仍然没有转晴的趋势，贝克勒尔忍不住了，决定把底片冲洗出来再说。铀盐曾受了一点微光的照射，不管如何在底片上应该留下一些模糊的痕迹吧？
在玻尔体系内部，也已经蕴藏了随机性和确定性的矛盾。就玻尔理论而言，如何判断ษ一个电子在何时何地生自动跃迁是不可能的，它更像是一个随机的过程。19๗19๗年，应普朗克的邀请，玻尔访问了战后的柏林。在那里，普朗克和爱因斯坦热情地接待了他，量子力学的三大巨เ头就几个ฐ物理问题展开了讨论。玻尔认为ฦ，电å子在轨道间的跃迁似乎ๆ是不可预测的，是一个自的随机过程，至少从理论上说没办法算出一个电子具体的跃迁条件。爱因斯坦大摇其头，认为任何物理过程都是确定和可预测的。这已๐经埋下了两ä人日后那场旷日持久争论的种子。
当然，我们可敬的尼尔斯·玻尔先生也不会因为旧ງ量子论的垮台而退出物理舞台。正相反，关于他的故事才刚刚开始。他还要在物理的第一线战斗ç很长时间，直到逝世为止。192๐1年9๗月，玻尔在哥本哈根的研究所终于落成，36岁的玻尔成为了这个所的所长。他的人格魅力很快就像磁场一样吸引了各地的才华横溢的年轻人，并很快把这里变成了全欧洲的一个ฐ学术中心。赫维西gevonhevesy、弗里西ottofris9evill摸tt、朗道levdlandau、盖莫夫geega摸v……人们向这里涌来，充分地感受这里的自由á气氛和玻尔的关怀，并形成一种富有激情、活力、乐观态度和进取心的学术精神，也就是后人所称道的“哥本哈根精神”。在弹丸小国丹ล麦，出现了一个物理学界眼中的圣地，这个地方将深远地影响量子力学的未来，还有我们根本的世界观和思维方式。
三
当玻尔的原子还在泥潭中深陷苦于无法自拔的时候，新的革命已经在酝酿之中ณ。这一次，革命者并非来自穷苦的无产阶级大众，而是出自一个显赫的贵族家庭。路易斯ั·维克托·皮雷·雷蒙·德·布罗意王子princelouisvi9ddeBroglie将为他那荣耀的家族历史增添一份新的光辉。
“王子”princນe，也有翻译为ฦ“公子”的这个ฐ爵位并非我们通常所理解的，是国王的儿子。事实上在爵位表里，它的排名并不算高，而且似乎ๆ不见于英语世界。大致说来，它的地位要比“子爵”vis9略高。不过这只是因为路易斯在家中并非老大而已，德布罗意家族的历史悠久ื，他的祖先中出了许许多多的将军、元帅、部长，曾经忠诚地在路易十四、路易十五、路易十六的麾下效劳。他们参加过波兰王位继承战争1733－17๕35、奥地利ำ王位继承战争174๒0－1748๖、七年战争1้756－1763、美国独立战争1้775－1782๐、法国大革命1789、二月革命184๒8，接受过弗兰西斯二世francisii，神圣罗马帝国皇帝，后来退位成为ฦ奥地利皇帝弗兰西斯一世以及路易·腓力louisphilippe，法国国王，史称奥尔良公爵的册封，家族继承着最高世袭身份的头衔：公爵法文ducນ，相当于英语的duke。路易斯·德布罗意的哥哥，莫里斯·德布罗意mauricນedeBroglie便是第六代德布罗意公爵。1960่年，当莫里斯去世以后，路易斯终于从他哥哥那里继承了这个光荣称号，成为ฦ第七位ducນdeBroglie。
当然，在那之ใ前，路易斯ั还是顶着王子的爵号。小路易斯对历史学表现出浓厚的兴趣，他的祖父，jacquesvictoralbert,ducdeBroglie，不但是一位政治家，曾于187๕3๑－1874๒年间当过法国总理，同时也是一位出色的历史学家，尤其精于晚罗马史，写出过著作《罗马教廷史》histoiredel'égli色etdel'ูempireromain。小路易斯ั在祖父的熏陶下，决定进入巴黎大学攻读历史。18岁那年1910，他从大学毕业，然而却没有在历史学领ๆ域进行更多的研究，因为他的兴趣已经强烈地转向物理方面。他的哥哥，莫里斯·德布罗意第六代德布罗意公爵是一位著名的射线物理学家，路易斯跟随哥哥参加了191้1年的布鲁塞尔物理会议，他对科学的热情被完全地激出来，并立志把一生奉献给这一令人激动的事业。
转投物理后不久，第一次世界ศ大战爆了。德布罗意应征入伍，被分派了一个ฐ无线电技术人员的工作。他比可怜的亨利ำ·莫斯里要幸运许多，能够在大战之后毫无伤，继续进入大学学他的物理。他的博士导师是著名的保罗·朗之万paul浪ฐevin。
写到这里笔者需要稍停一下做一点声明。我们的史话讲述到现在，虽然已经回顾了一些令人激动的革命和让人大开眼界的新思想至少笔者希望如此，但总的来说，仍然是在经典世界的领ๆ域里徘徊。而且根据本人的印象，至今为止，我们的话题大体还没有出中学物理课本和高考的范围。对于普通的读者来说，唯一稍感陌生的，可能只是量子的跳跃思想。而接受这一思想，也并不是一件十分困难和不情愿的事情。
然而在这之ใ后，我们将进入一个完完全全的奇幻世界。这个世界光怪陆离，和我们平常所感知认同的那个迥然不同。在这个ฐ新世界里，所有的图象和概念都显得疯狂而不理性，显得更像是爱丽丝中ณ的奇境，而不是踏踏实实的土地。许多名词是如此古怪，以致只有借助数学工具才能把握它们的真实意义。当然，笔者将一如既ຂ往地试图用最浅白的语言将它们表述出来，但是仍然有必要提醒各位做好心理准备。为ฦ了表述的方便，我将尽量地把一件事情陈述完全，然后再转换话题。虽然在历史上，所有的这一切都是铺天盖地而来，它们混杂在一起，澎湃汹涌，让人分不出个头绪。在后面的叙述中，我们可能ม时时要在各个年份间跳来跳去，那些希望把握时间感的读者们应该注意确切的年代。
我们已经站在一个伟大时刻的前沿。新的量子力学很快就要被创建出来，这一次，它的力量完完全全地被施展开来，以致把一切旧事物，包括玻尔那ว个半新不旧的体系，都摧枯拉朽般地毁灭殆尽。它很快就要为我们揭开一个新า世界ศ的大幕，这个新世界，哪怕是稍微往里面瞥上一眼，也足够让人头晕目眩，心驰神摇。但是，既然我们已๐经站在这里，那就只有义无返顾地前进了。所以跟着我来吧，无数激动人心的事物正在前面等着我们。
我们的话题回到德布罗意身上。他一直在思考一个ฐ问题，就是如何能够在玻尔的原子模型里面自然地引进一个周期的概念，以符合观测到的现实。原本，这个条件是强加在电å子上面的量子化模式，电子在玻尔的硬性规定下，虽然乖๔乖听话，总有点不那么心甘情愿的感觉。德布罗意想，是时候把电子解放出来，让它们自己做主了。
如何赋予电子一个ฐ基本的性质，让它们自觉地表现出种种周期和量子化现象呢？德布罗意想到了爱因斯坦和他的相对论。他开始这样地推论：根据爱因斯坦那著名的方แ程，如果电子有质量m，那么它一定有一个内禀的能ม量e=mc
2。好，让我们再次回忆那个我说过很有用的量子基本方程，e=hν，也就是说，对应这个能ม量，电子一定会具有一个内禀的频๗率。这个频率的计算很简单，因为ฦmc
2๐=e=hν，所以ν=mc
2๐h。
好。电子有一个内在频率。那么频率是什么呢？它是某种振动的周期。那么我们又得出结论，电å子内部有某些东西在振动。是什么เ东西在振动呢？德布罗意借助相对论，开始了他的运算，结果现……当电å子以度v0前进时，必定伴随着一个度为cນ
2v0的波……
噢，你没有听错。电子在前进时，总是伴随着一个波。细心的读者可能要出疑ທ问，因为ฦ他们现这个波的度c
2v0将比光还快上许多，但是这不是一个问题。德布罗意证明，这种波不能携带实际的能量和信息，因此并不违反相对论。爱因斯坦只是说，没有一种能量信号的传递能过光，对德布罗意的波，他是睁一只眼闭一只眼的。
德布罗意把这种波称为“相波”pha色9ave，后人为了纪念他，也称其为“德布罗意波”。计算这个波的波长是容易的，就简单地把上面得出的度除以它的频率，那么เ我们就得到：λ=c
2v0่mc
2h=hmv0。这个ฐ叫做德布罗意波长公式。
但是，等等，我们似乎还没有回过神来。我们在谈论一个“波”！可是我们头先明明在讨论电子的问题，怎么突然从电å子里冒出了一个波呢？它是从哪里出来的？我希望大家还没有忘记我们可怜的波动和微粒两支军队，在玻尔原子兴盛又衰败的时候，它们一直在苦苦对抗，僵持不下。19๗23๑年，德布罗意在求出他的相波之前，正好是康普顿ู用光子说解释了康普顿效应，从而带领微粒大举反攻后不久。倒霉的微粒不得不因此放弃了全面进攻，因为它们突然现，在电子这个大后方แ，居然出现了波动的奸细！而且怎么赶都赶不走。
电子居然是一个ฐ波！这未免让人感到เ太不可思议。可敬的普朗克绅士在这些前卫而反叛的年轻人面前，只能摇头兴叹，连话都说不出来了。假如说当时全世界只有一个人支持德布罗意的话，他就是爱因斯坦。德布罗意的导师朗之万对自己弟子的大胆见解无可奈何，出于挽救失足青年的良好愿望，他把论文交给爱因斯ั坦点评。谁料é爱因斯坦马上予以了高度评价，称德布罗意“揭开了大幕的一角”。整个物理学界ศ在听到爱因斯ั坦的评论后大吃一惊，这才开始全面关注德布罗意的工ื作。
证据，我们需要证据。所有的人都在异口同声地说。如果电å子是一个波，那么就让我们看到它是一个ฐ波的样子。把它的衍射实验做出来给我们看，把干涉图纹放在我们的眼前。德布罗意有礼貌地回敬道：是的，先生们，我会给你们看到证据的。我预言，电子在通过一个小孔的时候，会像光波那样，产生一个可观测的衍射现象。
19๗25年4๒月，在美国纽约的贝尔电话实验室，戴维逊9๗和革末lhgermer在做一个有关电子的实验。这个实验的目的是什么我们不得而知，但它牵涉แ到用一束电子流轰击一块金属镍nickel。实验要求金属的表面绝对纯净，所以戴维逊和革末把金属放在一个真空的容器中ณ，以确保没有杂志混入其中ณ。
不幸的是，生了一件意外。这个真空容器因为ฦ某种原因生了爆炸，空气一拥而入，迅地氧化了镍的表面。戴维逊和革末非常懊丧，不过他们并不因此放弃实验，他们决定，重新า净化金属表面，把实验从头来过。当时，去除氧化层的好办法就是对金属进行高热加温，这正是戴维逊所做的。
两人并不知道，正如雅典娜暗中助推着阿尔戈英雄们的船只，幸运女神正在这个时候站在他俩的身后。容器里的金属，在高温下生了不知不觉的变化：原本它是由许许多多块小晶体组成的，而在加热之ใ后，整块镍融合成了一块大晶体。虽然在表面看来，两者并没有太大的不同，但是内部的剧变已经足够改变物理学的历史。
当电子通过镍块后，戴维逊和革末瞠目结舌，久久ื说不出话来。他们看到了再熟ງ悉不过的景象：x射线衍射图案！可是并没有x射线，只有电子，人们终于现，在某种情况下，电子表现出如x射线般的纯粹波动性质来。电子，无疑ທ地是一种波。
更多的证据接踵而来。1927年，gp汤姆逊，著名的jj汤姆逊的儿子，在剑桥通过实验进一步证明了电å子的波动性。他利ำ用实验数据算出的电子行为，和德布罗意所预ไ言的吻合得天衣无缝。
命中注定，戴维逊和汤姆逊将分享19๗37年的诺贝尔奖金，而德布罗意将先于他们8๖年获得这一荣誉。有意思的是，gp汤姆逊的父亲，jj汤姆逊因为ฦ现了电子这一粒子而获得诺贝尔奖，他却因为ฦ证明电子是波而获得同样的荣誉。历史有时候，实在富有太多的趣味性。
饭后闲话：父子诺贝尔
俗话说，将门无犬子，大科学家的后代往往也会取得不亚于前辈的骄人成绩。jj汤姆逊的儿子gp汤姆逊推翻了老爸电子是粒子的观点，证明电子的波动性，同样获得诺贝尔奖。这样的世袭科学豪门，似乎还不是绝无仅有。
居里夫人和她的丈夫皮埃尔·居里于1903年分享诺贝尔奖居里夫人在191้1年又得了一个化学奖。他们的女儿约里奥·居里irenejoliot-cນurie也在1้93๑5๓年和她丈夫一起分享了诺贝尔化学奖。居里夫人的另一个ฐ女婿，美国外交家henryrlaທbouis色，在1965๓年代表联合国儿童基金会unicef获得了诺贝尔和平奖。
191้5年，9๗illiamhenryBragg和9illiamlaທ9renceBragg父子因为利用x射线对晶体结构做出了突出贡献，分享了诺贝尔物理奖金。
我们大名鼎鼎的尼尔斯·玻尔获得了19๗22๐年的诺贝尔物理奖。他的小儿子，埃格·玻尔aageBohr于197๕5年在同样的领域获奖。
卡尔·塞班kaທrlsiegbahn和凯伊·塞班kaisiegbຘahn父子分别于1924๒和19๗8๖1年获得诺贝尔物理奖。
假如俺的老爸是大科学家，俺又会怎样呢？不过恐怕还是如现在这般浪ฐ荡江湖，寻求无拘无束的生活吧，呵呵。
四
“电子居然是个ฐ波！”这个爆炸性新า闻很快就传遍了波动和微粒双方各自的阵营。刚ธ刚还在康普顿战役中ณ焦头烂额的波动一方这下扬眉吐气，终于可以狠狠地嘲笑一下死对头微粒。《波动日报》表社论，宣称自己取得了决定性的胜利。“微粒的反叛势力终将遭遇到他们应有的可耻结局——电å子的下场就是明证。”光子的反击，在波动的眼中突然变得不值一提了，连电子这个ฐ老大哥都搞定了，还怕小小的光子？
不过这次，波动的乐观态度未免太一厢情愿，它高兴得过早ຉ了。微粒方面的宣传舆论工具也没闲着，《微粒新闻》的记者采访了德布罗意，结果德布罗意说，当今的辐射物理被分成粒子和波两种观点，这两ä种观点应当以某种方式统一，而不是始终地尖锐对立——这不利于理论的展前景。对于微粒来说，讲和的提议自然是无法接受的，但至少让它高兴的是，德布罗意没有明确地偏向波动一方แ。微粒的技术人员也随即展开反击，光究竟是粒子还是波都还没说清，谁敢那样大胆地断言电子是个波？让我们看看电子在威尔逊云室里的表现吧。
威尔逊云室是英国科学家威尔逊9在1911้年明的一种仪器。水蒸气在尘埃或者离子通过的时候，会以它们为中心凝结成一串水珠，从而在粒子通过之处形成一条清晰可辨的轨迹，就像天空中喷气式飞机身后留下的白雾。利ำ用威尔逊云室，我们可以研究电å子和其他粒子碰撞的情况，结果它们的表现完全符合经典粒子的规律。在过去，这或许是理所当然的事情，但现在对于粒子军来说，这个ฐ证据是宝贵的。威尔逊因为明云室在19๗27年和康普顿ู分享了诺贝尔奖金。如果说1้937年戴维逊和汤姆逊的获奖标志着波动的狂欢，那1้0年的这次诺贝尔颁แ奖礼无疑是微粒方面的一次盛典。不过那ว个时候，战局已经出乎ๆ人们的意料，有了微妙的变化。当然这都是后话了。
捕捉电子位置的仪器也早就有了，电子在感应屏上，总是激出一个小亮点。hey，微粒的将军们说，波动怎么解释这个ฐ呢？哪怕是电子组成衍射图案，它还是一个一个亮点这样堆积起来的。如果电子是波的话，那么เ理论上单个ฐ电å子就能构成整个图案，只不过非常黯淡而已๐。可是情况显然不是这样，单个电子只能构成单个亮点，只有大量电子的出现，才逐渐显示出衍射图案来。
微粒的还击且不去说他，更糟糕的是，无论微粒还是波动，都没能在“德布罗意事变”中捞到เ实质性的好处。波动的嘲笑再尖刻๑，它还是对光电效应、康普顿效应等等现象束手无策，而微粒也还是无法解释双缝干涉。双方很快就现，战线还是那ว条战线，谁都没能前进一步，只不过战场被扩大了而已。电子现在也被拉进有关光本性的这场战争，这使得战争全面地被升级。现在的问题，已๐经不再仅仅是光到底是粒子还是波，现在的问题，是电子到底是粒子还是波，你和我到เ底是粒子还是波，这整个ฐ物质世界到底是粒子还是波。
事实上，波动这次对电子的攻击只有更加激了粒子们的同仇敌忾之心。现在，光子、电å子、a粒子、还有更多的基本粒子，他们都决定联合起来，为了“大粒子王国”的神圣保卫战而并肩奋斗ç。这场波粒战争，已经远远出了光的范围，整个物理体系如今都陷于这个争论中，从而形成了一次名副其实的世界ศ大战。玻尔在19๗24๒年曾试图给这两支军队调停，他和克莱默kramers还有斯雷特slater表了一个理论称作B理论，尝试同时从波和粒子的角度去解释能量转换，但双方正打得眼红，这次调停成了外交上的彻底失败，不久ื就被实验所否决。战火熊熊，燃遍物理学的每一寸土地，同时也把它的未来炙烤得焦糊不清。
物理学已经走到了一个ฐ十字路口。它迷茫而又困惑，不知道前途何去何从。昔日的经典辉煌ä已๐经变成断ษ瓦残垣，一切回头路都被断绝。如今的天空浓云密布，不见阳光，在大地上投下一片阴影。人们在量子这个精灵的带领ๆ下一路走来，沿途如行山阴dao上，目不暇接，但现在却突然现自己已经身在白云深处，彷徨而不知归路。放眼望去，到处是雾茫茫一片，不辨东南西北，叫人心中没底。玻尔建立的大厦虽然看起来还是顶天立地，但稍微了解一点内情的工程师们都知道它已经几经裱๗糊，伤筋动骨，摇摇欲坠，只是仍然在苦苦支撑而已。更何况，这个ฐ大厦还凭借着对应原理的天桥，依附在麦克斯ั韦的旧楼ä上，这就教人更不敢对它的前途抱有任何希望。在另一边，微粒和波动打得烽火连天，谁也奈何不了谁，长期的战争已经使物理学的基础处在崩溃边缘，它甚至不知道自己是建立在什么东西之上。
不过，我们也不必过多地为一种悲观情绪所困扰。在大时代的黎明到来之ใ前，总是要经历这样的深深的黑暗，那ว是一个伟大理论诞生前的阵痛。当大风扬起，吹散一切岚雾的时候，人们会惊喜地现，原来他们已๐经站在高高的山峰之上，极目望去，满眼风光。
那个ฐ带领我们穿越迷雾的人，后来回忆说：“1้924๒到1925年，我们在原子物理方แ面虽然进入了一个浓云密布的领域，但是已๐经可以从中看见微光，并展望出一个令人激动的远景。”
说这话的是一个来自德国的年轻人，他就是维尔纳·海ร森堡9ernerhei色nberg。
在本史话第二章的最后，我们已经知道，海森堡于1901年出生于维尔兹堡9urzburg，他的父亲后来成为了一位有名的希腊文教授。小海森堡9๗岁那年，他们全家搬到เ了慕尼黑，他的祖父在那里的一间学校叫做maximiliansgymnasium的当校长，而海ร森堡也自然进了这间学校学习。虽然属于“高干子弟”，但小海森堡显然不用凭借这种关系来取得成绩，他的天才很快就开始让人吃惊，特别是数学和物理方面的，但是他同时也对宗教、文学和哲学表现出强烈兴趣。这样的多才多艺预示ิ着他以后不仅仅将成为一个ฐ划时代的物理学家，同时也将成为一为重要的哲学家。
1919๗年，海森堡参予了镇压巴伐利亚苏维埃共和国的军事行动，当然那时候他还只是个大男孩，把这当成一件好玩的事情而已。对他来说，更严肃的是在大学里选择一条怎样的道路。当他进入慕尼黑大学后，这种选择便很现实地摆在他面前：是跟着林德曼ferdinandvonlindemaທnn，一位著名的数学家学习数论呢，还是跟着索末非学习物理？海森堡终于选择了后者，从而迈出了一个科学巨人的第一步。
1922年，玻尔应邀到哥廷根进行学术访问，引起轰动，甚至后来被称为ฦ哥廷根的“玻尔节”。海森堡也赶到哥廷根去听玻尔的演讲，才三年级的他竟然向玻尔提出一些学术观点上的异议，使得玻尔对他刮目相看。事实上，玻尔此行最大的收获可能就是遇到了海森堡和泡利，两ä个天才无限的年轻人。而这两人之后都会远赴哥本哈根，在玻尔的研究室和他一起工作一段日子。
到了1้925年，海森堡——他现在是博士了——已๐经充分成长为一个既ຂ朝气蓬ศ勃又不乏成熟的物理学家。他在慕尼黑、哥廷根和哥本哈根的经历使得他得以师从当时最好的几位物理大师。而按他自己的说法，他从索ิ末非那里学到了乐观态度，在哥廷根从波恩，弗兰克还有希尔伯特那ว里学到了数学，而从玻尔那里，他学到了物理索末非似乎很没有面子，呵呵。
现在，该轮到เ海森堡自己上场了。物理学的天空终将云开雾散，露出璀璨的星光让我们目眩神迷。在那ว其中有几颗特别明亮的星星，它们的光辉照ั亮了整个夜空，组成了最华丽的星座。不用费力分辩，你应该能认出其中的一颗，它就叫维尔纳·海森堡。作为量子力学的奠基人之一，这个ฐ名字将永远镌刻在时空和历史中。
饭后闲话：被误解的名言
这个闲话和今天的正文无关，不过既ຂ然这几日讨论牛顿ู，不妨多披露一些关于牛顿的历史事实。
牛顿ู最为ฦ人熟知的一句名言是这样说的：“如果我看得更远的话，那是因为我站在巨人的肩膀上”ifihave色enfurtheritisbystaທndingonyeshouldersofgiants。这句话通常被用来赞叹牛顿的谦逊，但是从历史上来看，这句话本身似乎没有任何可以理解为谦逊的理由á。
先这句话不是原创。早在12世纪，伯纳德Bernardofcນhartres，他是中世纪的哲学家，著名的法国沙特尔学校的校长就说过：“noses色quasinanosgigantiumhumerisinsidientes”。这句拉丁文的意思就是说，我们都像坐在巨เ人肩膀上的矮子。这句话，如今还能在沙特尔市那著名的哥特式大教堂的窗户上找到。从伯纳德以来，至少有二三十个人在牛顿ู之前说过类似的话。