方在慶　黃佳

引子

聯(lián)合國(guó)教科文衛(wèi)組織（UNESCO）將2015年定為“國(guó)際光年”（International Year of Light），將一系列與光有關(guān)的重大歷史事件進(jìn)行關(guān)聯(lián)，其目的是增加人們對(duì)光科學(xué)及其應(yīng)用成就的了解，為人類在能源、教育、農(nóng)業(yè)、通信和健康等領(lǐng)域所面臨的挑戰(zhàn)提供解決方案。

1000年前（1015年），出生于今伊拉克巴士拉城（Basra）的阿拉伯物理學(xué)家伊本·海賽木（Ibn AlHaytham，約965-約1040）發(fā)表了《光學(xué)之書》（Kitabal-Manazir），不僅系統(tǒng)闡述了失傳已久的古希臘光學(xué)知識(shí)，而且加上了他在透鏡的放大效應(yīng)、大氣折射方面的見(jiàn)解，為文藝復(fù)興和科學(xué)革命做了知識(shí)儲(chǔ)備。200年前（1815年），法國(guó)外省工程師、物理學(xué)家菲涅耳（Augustin-Jean Fresnel，1788-1827）吸收了光波動(dòng)學(xué)說(shuō)創(chuàng)始人惠更斯（Christiaan Huygens，1629-1695）的次波概念，復(fù)興并完善了光的波動(dòng)學(xué)說(shuō)。150年前（1865年），英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋（James ClerkMaxwell，1831-1879）預(yù)言了電磁波，認(rèn)為光就是電磁波。100年前（1915年），愛(ài)因斯坦（Albert Einstein，1879-1955）創(chuàng)立了廣義相對(duì)論，指出光線受到引力場(chǎng)的作用會(huì)發(fā)生彎曲。在此之前的1905年，他用光量子概念成功地解釋了光電效應(yīng)。50年前（1965年），彭齊亞斯（Amo Penzias，1933-）和威爾遜（RobertWilson，1936-）預(yù)測(cè)了宇宙微波背景輻射，同年高錕（Charles K.Kao，1933-）在光導(dǎo)纖維通訊領(lǐng)域取得了革命性的突破。

幾千年來(lái)，人類一直在尋找光的本質(zhì)。光究竟是什么，它是如何產(chǎn)生的，它的構(gòu)成如何？這些問(wèn)題一直困擾著人們。從神的隱喻到科學(xué)分析，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)曲折的過(guò)程。古希臘哲學(xué)家就在思考“光的直進(jìn)、折射和反射”等問(wèn)題。恩培多克勒（Empedocles，約公元前490年-前430年）就是其中的典型代表。我國(guó)古代《墨經(jīng)》中也有不少關(guān)于光學(xué)現(xiàn)象的論述。而真正對(duì)光的本質(zhì)進(jìn)行科學(xué)探討，是從1600年左右開(kāi)始的。法國(guó)哲學(xué)家笛卡兒（Ren6 Descartes，1596-1650）系統(tǒng)地闡述了關(guān)于光的本性的觀點(diǎn)。之后，惠更斯、牛頓（Isaac Newton，1643-1727）、托馬斯·楊（Thomas Young，1773-1829）、菲涅耳、麥克斯韋和愛(ài)因斯坦等眾多科學(xué)家前赴后繼，做出了卓越貢獻(xiàn)。光學(xué)從幾何光學(xué)、物理光學(xué)發(fā)展到量子光學(xué)的過(guò)程中，也極大地推動(dòng)了物理學(xué)其他領(lǐng)域的發(fā)展。“在整個(gè)物理學(xué)發(fā)展中。還沒(méi)有任何一個(gè)課題，能像對(duì)光的本性的研究那樣，意義巨大，影響深遠(yuǎn)，……為物理學(xué)開(kāi)拓出這樣多的新境界?！?/p>

歷史上，以牛頓、拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace，1749-1827）、畢奧（Jean-Baptiste Biot，1774-1862）等為代表的光的微粒派，和以惠更斯、托馬斯·楊、菲涅耳等為代表的波動(dòng)派之間展開(kāi)了多個(gè)回合的論爭(zhēng)。兩大陣營(yíng)大將輩出，互有勝負(fù)，各領(lǐng)風(fēng)騷上百年。這段歷史也是史家之最愛(ài)，為了強(qiáng)調(diào)沖突的戲劇效果，往往將雙方的對(duì)峙說(shuō)成是陣線分明，你死我活。這與史實(shí)相差甚遠(yuǎn)。本文從波瀾壯闊的歷史中選擇了三個(gè)典型階段，試圖通過(guò)展示其中被忽視的部分，還原真實(shí)曲折的研究過(guò)程，彰顯科學(xué)研究成果得到承認(rèn)之不易。

微粒說(shuō)與波動(dòng)說(shuō)之爭(zhēng)

笛卡兒首先提出了關(guān)于光的本性的兩種假說(shuō)：光是類似于微粒的一種物質(zhì)；光是一種以“以太，，為媒質(zhì)的壓力?！肮庠诒举|(zhì)上是一種壓力，在一種完全彈性的、充滿一切空間的媒質(zhì)（以太）中傳遞”。

無(wú)論惠更斯，還是牛頓，都是從笛卡兒的學(xué)說(shuō)出發(fā)，在吸收并最終拋棄笛卡兒的思想基礎(chǔ)上形成兩大對(duì)立的流派——微粒說(shuō)（emission theory.or corpuscular theory）和波動(dòng)說(shuō)（undulatory theory，or wave theory）。

微粒說(shuō)是原子論（atomism）的一個(gè)變種。17世紀(jì)初，一直占據(jù)統(tǒng)治地位的亞里士多德哲學(xué)已經(jīng)千瘡百孔，自然哲學(xué)家們?cè)噲D尋求一種新的學(xué)說(shuō)來(lái)代替它。1610-1650年，一種源于伊壁鳩魯學(xué)派（Epicureanism）及其原子論的機(jī)械哲學(xué)（mechanical philosophy）流行起來(lái)。按照機(jī)械哲學(xué)，宇宙就是某種類型的機(jī)械裝置，宇宙中的一切，包括一個(gè)人的身體、精神和心靈都由眾多運(yùn)動(dòng)著的非常小的顆粒構(gòu)成。

光的微粒說(shuō)類似于原子論，但兩者又有所不同。在原子論中，原子本身是不可分的，而在微粒說(shuō)中，微粒原則上是可分的。微粒是單一的，無(wú)限小的，具有形狀、大小、顏色和其他物理性質(zhì)。光就是由這些微小的離散顆粒組成，以光速并帶有沖力沿著直線行進(jìn)。按照這種設(shè)想，光的直線傳播、反射、折射、鏡面成像、透鏡成像等光學(xué)現(xiàn)象都不難解釋。

惠更斯在1690年出版的《光論》（Traitd de In lumidre，1690）一書中，主張“光同聲一樣，是以球形波面?zhèn)鞑サ摹?。按照以他名字命名的惠更斯原理，介質(zhì)中任一波陣面上的各點(diǎn)，都是發(fā)射子波的新波源，在其后的任意時(shí)刻，這些子波的包絡(luò)面就是新的波陣面。他由此解釋了反射、折射以及冰洲石的奇異折射現(xiàn)象。由于光可以在真空中傳播，因此惠更斯提出，荷載光波的媒介物質(zhì)（“以太”）應(yīng)該充滿包括真空在內(nèi)的全部空間。

牛頓早在1664年就開(kāi)始光學(xué)研究。1666年。他用三棱鏡進(jìn)行了著名的色散試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)白光是由各種不同顏色的光組成的。1668年，牛頓制成了第一架反射望遠(yuǎn)鏡樣機(jī)。1671年，牛頓把經(jīng)過(guò)改進(jìn)的反射望遠(yuǎn)鏡獻(xiàn)給了英國(guó)皇家學(xué)會(huì)。1672年，牛頓發(fā)表了《關(guān)于光和顏色的理論》一文，并到皇家學(xué)會(huì)闡述自己的觀點(diǎn)。認(rèn)為白光經(jīng)過(guò)棱鏡產(chǎn)生色散，分成七色光，這是因?yàn)椴煌伾⒘５幕旌吓c分開(kāi)造成的。牛頓的主張?jiān)獾劫澇晒獠▌?dòng)說(shuō)的胡克（Robert Hooke，1635-1703）的尖銳批評(píng)。牛頓特別生氣，稱胡克完全沒(méi)有理解自己這一劃時(shí)代發(fā)現(xiàn)的意義。胡克時(shí)任皇家學(xué)會(huì)的“實(shí)驗(yàn)秘書”（Curator of Experiments），脾氣很大，兩人的關(guān)系鬧得很僵。牛頓的光學(xué)研究停頓了一段時(shí)間，不再公開(kāi)發(fā)表這方面的論文，他將已完成的著作《光學(xué)》延遲到胡克過(guò)世后才出版。

牛頓認(rèn)為波動(dòng)說(shuō)不能簡(jiǎn)潔明了地解釋光的直線傳播，不能說(shuō)明光在晶體中傳播時(shí)所顯示出光的傳播的不對(duì)稱性。其次，光傳播的“以太”介質(zhì)假說(shuō)讓人難以置信。其實(shí)，這里涉及科學(xué)理論的解釋力問(wèn)題。反射、折射等現(xiàn)象屬于幾何光學(xué)范疇，用微粒說(shuō)來(lái)解釋比較直觀，易于理解與接受，用波動(dòng)說(shuō)也能解釋，只不過(guò)沒(méi)有微粒說(shuō)的解釋那樣直觀。但對(duì)于像“牛頓環(huán)”這樣的現(xiàn)象，用波動(dòng)說(shuō)解釋就順理成章，而用微粒說(shuō)來(lái)解釋就有點(diǎn)牽強(qiáng)。

在惠更斯和牛頓的論爭(zhēng)中，雙方都只抓對(duì)方的弱項(xiàng)，用實(shí)驗(yàn)觀察的結(jié)果來(lái)判定對(duì)方理論是否正確?；莞怪赋?，如果光是微粒性的，那么來(lái)自不同光源的光線在交叉時(shí)就會(huì)因發(fā)生碰撞而改變方向，但當(dāng)時(shí)并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象。而在牛頓看來(lái)，如果光是一種波，它應(yīng)當(dāng)同聲波一樣可以繞過(guò)障礙物，而不會(huì)產(chǎn)生影子。可在實(shí)驗(yàn)中，光線繞過(guò)障礙物的現(xiàn)象并沒(méi)有出現(xiàn)。

1703年，胡克去世，同年，牛頓被選為皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)。此時(shí)的牛頓已儼然成為歐洲科學(xué)界的教皇。沒(méi)有了惠更斯和胡克，波動(dòng)學(xué)說(shuō)陣營(yíng)已無(wú)力應(yīng)戰(zhàn)。牛頓派的微粒說(shuō)占了上風(fēng)，統(tǒng)治光學(xué)界一個(gè)世紀(jì)之久。

其實(shí)牛頓與惠更斯之間的關(guān)系，絕不是水火不容的敵我關(guān)系?；莞古c牛頓之間在學(xué)術(shù)中互有交往，牛頓從惠更斯的著作中得到不少啟示，稱其為“德高望重的惠更斯”，“當(dāng)代最偉大的幾何學(xué)家”。惠更斯在60歲時(shí)，為了拜訪牛頓和其他幾位科學(xué)家，他帶病從荷蘭前往英國(guó)。

盡管牛頓不喜歡別人不同意他的觀點(diǎn)，但在學(xué)術(shù)問(wèn)題上他還是保持了學(xué)者應(yīng)有的謙遜。他曾反復(fù)設(shè)計(jì)一些光學(xué)實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)記錄了不同薄膜所呈現(xiàn)的各不相同的“牛頓環(huán)”?！霸谖谊P(guān)于光的粒子結(jié)構(gòu)理論中，我做出的結(jié)論是正確的，但是，我作這結(jié)論并沒(méi)有絕對(duì)肯定。只能用一個(gè)詞來(lái)表示：可能。”惠更斯更是如此。他在1690年出版的《光論》的序言中寫道：“還有許多有關(guān)光的本性問(wèn)題有待探究，我沒(méi)有妄稱已經(jīng)揭示出光的本性，而我將非常感謝那些能彌補(bǔ)我在知識(shí)上的不足的人?！标?/p>

有學(xué)者認(rèn)為牛頓并非純粹的微粒說(shuō)者，而是微粒說(shuō)與波動(dòng)說(shuō)的某種“古怪混合”，甚至與“波粒二象性”有很大的相似性?？紤]到“波粒二象性”是一個(gè)全新的概念，絕非波動(dòng)說(shuō)與微粒說(shuō)的簡(jiǎn)單組合或綜合，這種說(shuō)法是不合乎歷史的，過(guò)于抬高牛頓了。

菲涅耳令波動(dòng)說(shuō)勝出

在1816至1819年間，幾個(gè)著名的微粒說(shuō)者已經(jīng)意識(shí)到了干涉理論（theory of interference）可以解釋微粒說(shuō)無(wú)法解釋的現(xiàn)象。他們面臨著抉擇，要么選擇干涉理論，要么固執(zhí)己見(jiàn)。最初的反應(yīng)是僅將干涉理論作為一個(gè)唯象理論。

托馬斯·楊的出現(xiàn)，讓微粒說(shuō)的一統(tǒng)地位開(kāi)始出現(xiàn)動(dòng)搖。牛頓之后的英國(guó)，微粒說(shuō)占據(jù)主流。法國(guó)也是如此。其中的大將，是在當(dāng)時(shí)被稱為“法國(guó)牛頓”的拉普拉斯。拉普拉斯在政治上見(jiàn)風(fēng)使舵，以政治投機(jī)聞名，曾毛遂自薦當(dāng)過(guò)拿破侖的內(nèi)政部長(zhǎng)六個(gè)月。盡管微粒派極力捍衛(wèi)，但在解釋干涉、衍射等光學(xué)現(xiàn)象時(shí)卻捉襟見(jiàn)肘，相反，用波動(dòng)理論解釋則簡(jiǎn)潔許多。菲涅耳優(yōu)美的數(shù)學(xué)表述，從內(nèi)部分化了微粒說(shuō)的陣營(yíng)；一些原先反對(duì)波動(dòng)說(shuō)的學(xué)者開(kāi)始“改宗”或“倒戈”。就連一些最堅(jiān)定的成員也開(kāi)始動(dòng)搖，在事實(shí)面前接受波動(dòng)學(xué)說(shuō)。以菲涅耳獲得1819年法國(guó)科學(xué)院的獎(jiǎng)作為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，光的波動(dòng)理論重新獲得主導(dǎo)權(quán)。

托馬斯·楊出生于英格蘭薩默塞特郡（Somerset）的一個(gè)貴格會(huì)教徒家庭。他應(yīng)該是當(dāng)時(shí)英格蘭最博學(xué)、最多才多藝的人。他在非常年輕時(shí)就掌握了幾十種語(yǔ)言。他最初學(xué)醫(yī)，1796年在格丁根獲得博士學(xué)位。早在1794年，剛20出頭的他成為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。1797年，他繼承了舅公的遺產(chǎn)，從而衣食無(wú)憂，成為一名獨(dú)立的開(kāi)業(yè)醫(yī)生。1801年至1804年，他是英國(guó)皇家研究院（Royal Institute）的物理教授，后來(lái)成為經(jīng)度委員會(huì)（Board of Longitude）的秘書。去世前不久，他開(kāi)始對(duì)保險(xiǎn)感興趣。1827年，他被選為法國(guó)科學(xué)院僅有的8位外國(guó)院士之一。楊非常看重自己的醫(yī)生角色，他的許多科學(xué)論文都是匿名發(fā)表的。他在解讀古埃及象形文字，尤其是在“羅塞塔石碑”（Rosetta Stone）的文學(xué)辨認(rèn)方面做出過(guò)顯著貢獻(xiàn)。在英語(yǔ)世界里，他被認(rèn)為是引入“印歐語(yǔ)系”（indo-european）概念的人。

一開(kāi)始，楊是在一些實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上對(duì)牛頓的光學(xué)理論產(chǎn)生懷疑。他把光和聲進(jìn)行了類比，發(fā)現(xiàn)兩者在重疊后都有增強(qiáng)和減弱的現(xiàn)象。1801年，他進(jìn)行了著名的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。1803年，他根據(jù)光的干涉定律對(duì)光的衍射現(xiàn)象做了進(jìn)一步的解釋，寫成了《物理光學(xué)的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算》（Experiments and Calculations Relative to Physical Optics）一文，1804年發(fā)表在《哲學(xué)會(huì)刊》（Philosophical Transactions）上。

楊的理論沒(méi)有得到學(xué)界的足夠重視，卻引起了微粒派的警覺(jué)和反彈。1808年，拉普拉斯用微粒學(xué)說(shuō)分析了光的雙折射現(xiàn)象，以此批駁楊的波動(dòng)學(xué)說(shuō)。1809年，拉普拉斯的學(xué)生，曾參與拿破侖遠(yuǎn)征埃及的馬呂斯（Etienne-Louis Malus，1775-1812）發(fā)現(xiàn)了光的偏振現(xiàn)象。進(jìn)一步研究表明，光在折射時(shí)是部分偏振的。他用微粒說(shuō)成功地解釋了雙折射。另一位牛頓派大將畢奧解釋了色偏振，這是一個(gè)以前未被注意的新現(xiàn)象。1811年，布儒斯特（Sir David Brewster，1781-1868）發(fā)現(xiàn)了光的偏振現(xiàn)象的經(jīng)驗(yàn)定律。而按照惠更斯和楊的理論，光應(yīng)該是一種縱波，縱波是不可能發(fā)生這樣的偏振的。為此，楊又進(jìn)行了深入研究，1817年，他放棄了惠更斯的光是一種縱波的說(shuō)法，提出了光是一種橫波的假說(shuō)。從而比較成功地解釋了光的偏振現(xiàn)象。

為了彰顯光的微粒學(xué)說(shuō)的統(tǒng)治地位，拉普拉斯和畢奧提出將光的衍射問(wèn)題作為1818年法國(guó)巴黎科學(xué)院懸賞征求最佳論文的題目。但最終事與愿違，獲獎(jiǎng)的是試圖復(fù)興惠更斯波動(dòng)學(xué)說(shuō)的外省工程師菲涅耳。這件事本身就非常具有戲劇性。五個(gè)評(píng)獎(jiǎng)委員中有三個(gè)——拉普拉斯、畢奧、泊松（Sim60n-Denis Poisson.1781-1840）是微粒說(shuō)的信奉者，但他們?nèi)匀话血?jiǎng)項(xiàng)給了菲涅耳。這個(gè)事件被視為表明連微粒說(shuō)理論家都認(rèn)為菲涅耳的理論優(yōu)于微粒說(shuō)的證據(jù)。

出生于厄爾省的菲涅耳并不是一個(gè)早慧的天才，恰恰相反，他到8歲時(shí)還不會(huì)閱讀。但進(jìn)入中學(xué)，尤其是大學(xué)后，他的卓越才華就顯示出來(lái)了。菲涅耳1814年開(kāi)始研究光學(xué)，寫了一篇關(guān)于光行差的論文。1819年，他成功地完成了對(duì)由兩個(gè)平面鏡所產(chǎn)生的相干光源進(jìn)行的光的干涉實(shí)驗(yàn)，當(dāng)年底，他對(duì)光的傳播方向進(jìn)行定性實(shí)驗(yàn)后，與阿拉果（Franqois Arago，1786-1853）一道建立了光的橫波傳播理論。菲涅耳的波動(dòng)理論以高度發(fā)展的數(shù)學(xué)為特征，利用干涉理論對(duì)惠更斯原理進(jìn)行補(bǔ)充，后世稱之為惠更斯一菲涅耳原理（Huygens-Fresnel principle）。

如果不考慮理論背后的本體論承諾，科學(xué)家們?cè)诒容^兩種理論之間的優(yōu)劣時(shí)，更多是從美學(xué)角度出發(fā)，看是否在數(shù)學(xué)上更簡(jiǎn)潔。微粒說(shuō)可以很好地解釋光的反射現(xiàn)象，但解釋衍射和折射現(xiàn)象就比較困難。微粒理論并非不能解釋折射，但是用波動(dòng)理論解釋起來(lái)更簡(jiǎn)單，無(wú)需另外添加輔助假設(shè)等。

菲涅耳的外省人、邊緣人的身份，也許是另一個(gè)值得考慮的因素。一方面，他遠(yuǎn)離學(xué)術(shù)中心，沒(méi)有太多顧忌，敢于提出全新的看法。另一方面，所謂初生牛犢不怕虎，他有敢于做出重大突破的心理素質(zhì)。在歷史上，恰恰是這些邊緣人做出了重大發(fā)現(xiàn)。當(dāng)用微粒說(shuō)來(lái)解釋一些光學(xué)現(xiàn)象變得越來(lái)越復(fù)雜和困難時(shí)，“隨著觀測(cè)繼續(xù)進(jìn)行，這些不連貫的附加部分越來(lái)越多，直到它們徹底顛覆了最初的框架”。翻一個(gè)數(shù)學(xué)上的簡(jiǎn)潔優(yōu)美。更具有解釋力的理論就被接受了。在解釋光的反射、折射、干涉、衍射和偏振等與光的傳播有關(guān)的現(xiàn)象時(shí)，波動(dòng)理論取得了完全的成功。

光的波動(dòng)說(shuō)獲得承認(rèn)之后，托馬斯-楊多少有點(diǎn)不服氣。他認(rèn)為自己“早已植下了這棵樹(shù)，而菲涅耳只不過(guò)摘下了樹(shù)上的蘋果”。菲涅耳與楊的關(guān)系從一開(kāi)始就有點(diǎn)緊張。但還是維持著正常的學(xué)術(shù)交往。當(dāng)菲涅耳于1927年英年早逝時(shí)，學(xué)界公正地評(píng)價(jià)了他們的貢獻(xiàn)，承認(rèn)了楊的作用。楊自己也承認(rèn)，他的貢獻(xiàn)更多是提出“準(zhǔn)確的建議”（acute suggestion），而不是“實(shí)驗(yàn)說(shuō)明”（experimental illustration）。作為一位“博學(xué)者”（polymath），他對(duì)大的方向有非常敏銳的感覺(jué)，但在細(xì)節(jié)方面卻缺乏更加深入的研究。他的干涉原理沒(méi)有得到應(yīng)有和及時(shí)的承認(rèn)，與其博學(xué)者身份不無(wú)關(guān)系。

確立光之本性

蘇格蘭物理學(xué)家麥克斯韋被認(rèn)為是處于牛頓和愛(ài)因斯坦之間的最偉大的物理學(xué)家。

1860年代，光的波動(dòng)說(shuō)已經(jīng)確立很久了。麥克斯韋在總結(jié)前人關(guān)于電磁學(xué)方面的研究成果的基礎(chǔ)上，于1861年提出了光本身就是一種電磁擾動(dòng)的看法。麥克斯韋的觀點(diǎn)并沒(méi)有削弱那時(shí)已經(jīng)建立的波動(dòng)說(shuō)的重要地位，因?yàn)樗岢龅碾姶艛_動(dòng)具備了波動(dòng)學(xué)說(shuō)所有的標(biāo)準(zhǔn)特征。在1865年，麥克斯韋進(jìn)一步指出光也是一種電磁波，從而產(chǎn)生了光的電磁理論。

1900年，為了解決經(jīng)典物理學(xué)預(yù)測(cè)的黑體輻射能量分布同實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間嚴(yán)重不符的矛盾，普朗克（MaxPlanck，1858-1947）提出了能量量子（energy quanta）的假設(shè)，從而得到了黑體輻射的普朗克公式。而對(duì)于量子概念背后的含義，普朗克并沒(méi)有多想，只是把它作為權(quán)宜之計(jì)。1905年，愛(ài)因斯坦運(yùn)用光量子假設(shè)，成功地解釋了光電效應(yīng)。令人遺憾的是，在愛(ài)因斯坦提出光量子假說(shuō)后近20年的時(shí)間里，物理學(xué)家們一直拒絕接受它。只是當(dāng)康普頓（Arthur Compton，1892-1962）和德拜（Peter Debye，1884-1966）通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，光子與電子在相互作用中不但有能量變換，還有一定的動(dòng)量交換之后，愛(ài)因斯坦的光量子假說(shuō)才被承認(rèn)。1925年量子力學(xué)建立后，物質(zhì)波的概念得到承認(rèn)。人們發(fā)現(xiàn)，原子以及組成它們的電子、質(zhì)子和中子等粒子的運(yùn)動(dòng)也具有波的屬性，波動(dòng)性是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的基本屬性。那種僅僅把波動(dòng)理解為某種媒介物質(zhì)的力學(xué)振動(dòng)的狹隘觀點(diǎn)已被“波粒二象性”所取代。經(jīng)過(guò)200年的旅程，光的波動(dòng)學(xué)說(shuō)與微粒學(xué)說(shuō)，在新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)與理論面前。實(shí)現(xiàn)了融合?！安６笮浴辈攀枪獾谋拘?。1950年代后，激光的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，更加深了人們對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)。

愛(ài)因斯坦在1917年左右曾說(shuō)：“在我的余生中將對(duì)光的本性進(jìn)行反思。”在他去世前四年，他在寫給好朋友貝索（Miehele Besso，1873-1955）的信中這樣寫道：“整整五十年的自覺(jué)思考沒(méi)有使我更接近于解答‘光量子是什么？這個(gè)問(wèn)題。的確，現(xiàn)在每一個(gè)無(wú)賴都相信，他懂得它，可是他在欺騙他自己?！?/p>

的確，愛(ài)因斯坦的一生與光結(jié)下不解之緣。早在中學(xué)階段，他通過(guò)閱讀伯恩斯坦（Aaron Bernstein，1818-1884）的《通俗科學(xué)大眾讀本》（WissenschqfilicheVoWsbiicher），了解了與光有關(guān)的一些有趣論述，這為后來(lái)的相對(duì)論埋下了思想伏筆。有趣的是，愛(ài)因斯坦獲得1921年度的諾貝爾獎(jiǎng)，是因?yàn)椤肮怆娦?yīng)”，而不是最能代表他成就的相對(duì)論。這件事常被用來(lái)詬病諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)。現(xiàn)在看來(lái)，這里面隱含了某種歷史的必然。

從1910年起，愛(ài)因斯坦幾乎每年（除1911年和1915年外）都獲得諾貝爾獎(jiǎng)的提名。1919年11月6日 英國(guó)皇家學(xué)會(huì)和皇家天文學(xué)會(huì)舉行聯(lián)合會(huì)議宣布愛(ài)丁頓遠(yuǎn)征隊(duì)考察結(jié)果。愛(ài)因斯坦一夜之間成為世界名人。諾貝爾委員會(huì)承受的壓力也越來(lái)越大。他們很清楚，愛(ài)因斯坦早就應(yīng)該獲得諾貝爾獎(jiǎng)。但諾貝爾委員會(huì)負(fù)責(zé)物理學(xué)的許多成員傾向于實(shí)驗(yàn)物理學(xué)，而不是理論物理學(xué)，再加上相對(duì)論不是很容易理解，所以愛(ài)因斯坦并沒(méi)有得到委員們的青睞。

諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)委員會(huì)的負(fù)責(zé)人，1911年醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者古爾斯特蘭德（Anvar Gullstrand，1862-1930），要對(duì)愛(ài)因斯坦不因相對(duì)論獲獎(jiǎng)負(fù)責(zé)。古爾斯特蘭德本人是一位出色的光學(xué)專家，是他那個(gè)時(shí)代幾何光學(xué)領(lǐng)域中的佼佼者。他在物理學(xué)上頗為自負(fù)也是有原因的。他曾在1910年和1911年連續(xù)兩年被提名獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，1911年同時(shí)被提名獲生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。他拒絕了物理學(xué)獎(jiǎng)而接受了生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。他之所以拒絕，可能跟他本人也是物理學(xué)獎(jiǎng)委員會(huì)的成員有關(guān)。但他能得到物理學(xué)獎(jiǎng)的提名，也絕非浪得虛名的。

1921年，為慎重起見(jiàn)，諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)委托古爾斯特蘭德和1903年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主阿倫尼烏斯（Svante Arrhenius，1859-1927）對(duì)愛(ài)因斯坦的兩大成就——相對(duì)論和光電效應(yīng)分別進(jìn)行評(píng)價(jià)。兩個(gè)人都給了很低的評(píng)價(jià)。古爾斯特蘭德認(rèn)為相對(duì)論的結(jié)論是錯(cuò)的，他自己還試圖提供另外一種解答。但從他提交的報(bào)告來(lái)看，他完全不懂相對(duì)論，誤解并運(yùn)用了其他學(xué)者對(duì)愛(ài)因斯坦的批評(píng)。由于有兩份評(píng)價(jià)很低的報(bào)告，再加上古爾斯特蘭德權(quán)力極大，愛(ài)因斯坦就沒(méi)有獲獎(jiǎng)的可能。諾貝爾委員會(huì)決定1921年的物理學(xué)獎(jiǎng)先暫緩頒發(fā)。1922年，愛(ài)因斯坦又獲得不少提名。委員會(huì)讓古爾斯特蘭德和一位剛加入諾貝爾物理獎(jiǎng)委員會(huì)的學(xué)者奧辛（CaTl W.Oseen，1879～1944）來(lái)提供學(xué)界對(duì)愛(ài)因斯坦的兩項(xiàng)工作的最新評(píng)價(jià)。古爾斯特蘭德同樣負(fù)責(zé)提供學(xué)界對(duì)相對(duì)論的最新評(píng)價(jià)，奧辛負(fù)責(zé)評(píng)價(jià)光電效應(yīng)。古爾斯特蘭德照樣提供了一份對(duì)相對(duì)論的相當(dāng)?shù)偷脑u(píng)價(jià)意見(jiàn)，而奧辛對(duì)愛(ài)因斯坦在光電效應(yīng)方面的工作則充滿贊詞。奧辛能理解愛(ài)因斯坦的工作，同時(shí)與古爾斯特蘭德關(guān)系不錯(cuò)，他提出的讓愛(ài)因斯坦以在“光電效應(yīng)”方面的貢獻(xiàn)獲獎(jiǎng)的折中方案很快獲得通過(guò)。這樣，在1922年時(shí)，諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)宣布愛(ài)因斯坦獲得1921年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。更有趣的是，也許是出于補(bǔ)償。諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)允許愛(ài)因斯坦的諾貝爾獎(jiǎng)演講不談“在光電效應(yīng)方面的工作”，而談《相對(duì)論的基本思路和問(wèn)題》。

歷史有讓人難以捉摸的一面。當(dāng)年反對(duì)愛(ài)因斯坦以相對(duì)論入選的理由，是因?yàn)樗c諾貝爾（Alfred Nobel，1833～1896）本人的遺囑不相符。諾貝爾的遺囑是要將獎(jiǎng)項(xiàng)授予在上一年度“為人類的福祉做出杰出貢獻(xiàn)的人?！谖锢韺W(xué)界有最重大的發(fā)明或發(fā)現(xiàn)的人?！睙o(wú)論是相對(duì)論，還是光電效應(yīng)，最終都深刻地改變了人類生活的面貌。我們現(xiàn)在的生活被以光電效應(yīng)為基礎(chǔ)的技術(shù)所包圍，這也算是歷史還愛(ài)因斯坦一個(gè)公正吧。

愛(ài)因斯坦的獲獎(jiǎng)過(guò)程為過(guò)度強(qiáng)調(diào)科學(xué)理論實(shí)際效用的評(píng)價(jià)體制提供了一面鏡子。究竟應(yīng)該由誰(shuí)來(lái)評(píng)定一個(gè)科學(xué)理論的地位和作用，值得我們深思，這方面還有很長(zhǎng)的路要走。

謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給國(guó)際光年。