与光波理论的矛盾

对量子的深究导致许多意想不到的事情，但对我们的先入之见而言，可能没有比把光和其他辐射能重新整合为h单位更令人瞠目结舌了，而所有的经典图景对它而言都越来越松散。考察由天狼星上的一个单个原子发射出的光波，这些光波携带着一定时间周期内特定大小的能量，二者的乘积为h。光波的时间周期不会变化，但是能量却在不断扩大的范围里传播。光发射8年又9个月后波前按期抵达地球，在光波到达前几分钟，有人心血来潮，跑到户外去赞美天空的壮美，总之，把他的视线朝向从天狼星来的光线。光波在出发时并没有意识到它们会打击到什么物体，它们知道的是自己注定和它们的绝大多数同辈们一样都要通过无尽的空间旅行。它们的能量看来在超过5兆英里半径的球内旅行耗散大过恢复，不过，如果这个能量再行进入物质，如果它在视网膜上激起化学变化而感觉到光，那么它必然要作为作用h的单个量子进入，必然为6.55×10-27尔格·秒，或者全然不进去。恰如发射能量的原子无视所有的传统物理学法则决定着只要发射能量，必然为h，而吸收的原子决定着只要是进入的能量也正好是h。并非所有的光波不进入眼睛而掠过，因为我们能够用某种方法看见天狼星。它是如何管理的？射到我们眼睛上的光波在给我们传送关于光波黑色部分的信息：“我们已经发现了一只眼，我们一起通过它蜂拥而入吧！”

说明这个现象的尝试遵循两个主要的方法，可以分别描述成“收集箱”理论和“赢家通吃”理论。无须劳神把它们翻译成科学语言，意思是：在第一种理论中，原子手持一个收集箱，每一群到来的光波都向箱中投入很少的金钱，当箱中的钱数达到一个完整的量子时，便悉数归了原子；在后一个理论中，原子使用提供给它的量子的一小部分从赛场购买一张票，而奖品是整个量子，某些原子赢得了它们能够吸收的整个量子，正是这些获胜的原子通过我们的视网膜告诉我们天狼星的存在。

“收集箱”理论站不住脚，正如琼斯曾说过的，量子理论不光禁止我们以一石二鸟，而且甚至不让我们以二石杀一鸟。我没有足够的理由反驳这种理论，不过可以指出它的一两处难点：一个严重的困难在于装了一半的收集箱，如果我们不考察原子，而来考虑也只吸收完整的量子的分子时，可以更容易地看到这一点。一个分子可能开始收集它能够吸收的各种不同的光，但在它吸收任何一种量子之前，它参与了一个化学反应，生成了不再能吸收原来种类的光的新的化合物——它们具有完全不同的吸收光谱，它们不得不重新出发去收集相应种类的光。因为收集箱不可能充满了，如何处理如今已没有用处的旧的蓄积？一件事情是确定的：当发生化学变化时，它们不会被倾倒到以太中的。

一个看来直接反对任何收集箱理论解释的现象是光电效应，当光照在钠、钾、铷等金属膜上时，自由电子便从膜中放出并高速飞走，能够通过实验测量它们的速度和能量。毫无疑问，正是入射光提供了这些爆发的能量，但是这个现象受控于一个著名的法则：第一，电子的速度并不因使用更强烈的光而增大，把光集中会产生更多的爆发，但不是产生更强烈的爆发。第二，电子的速度由于使用更靠近蓝光的光，即周期较短的光而增大。例如，从天狼星抵达我们的微弱的光比完全的太阳光能够产生更强烈的电子发射，这是因为天狼星比太阳光更靠近蓝光的缘故，天狼星之远虽然使电子释放的数量减少，但并未致其强度减弱。

这就是直观的量子现象，从金属飞出的每一个电子恰好从投射光捕获一个量子。按照h规则，较大的能量其振动周期较小，更靠近蓝光的光具有更强的能量。实验表明（在从金属薄膜中分离出电子时得到一个恒定的“阈值”后），每一个激发出的电子都具有与投射光的量子能量相同的动能。

可以在黑暗中制备金属膜，但在暴露于微弱的光时，在任何收集箱能够为合适的手段充满之前，电子立即开始飞出。我们也不能借助于任何光扳机释放出已装填好旅途所需能量的电子，是光的性质决定了所装载的能量。光掌握着决定权，所以光必须承担后果，只有传统理论才不把钱袋交给光以便支付。

把反对的篱笆筑得非常彻底，而排除沿特定解释的所有进步往往是很困难的。但即便仍有可能挣扎，也到了我们开始意识到逃避是牵强附会的时候了。如果我们具有任何本能，当我们看到自然的基础法则时就能够意识到它，那么本能便要告诉我们，在单个量子中的辐射及物质的相互作用，是位于世界构造根源上的东西，而非原子结构内一个随意的细节。因此我们转向“赢家通吃”理论，它在这个现象中看到了对旧概念进行根本修正的一个出发点。

假定光波具有如此强度，按照计算它们能量的普通算法，在每个原子的范围内带进一个量子的百万分之一，不可思议的现象是，并非每个原子吸收一个量子的百万分之一，而是每百万个原子中有一个原子吸收了一整个量子。对整个量子的吸收已由光电实验所显示，因为每个发射出的电子设法获得整个量子的能量。

看来应该如此：在每个原子所达到的区域内，光波实际上所负载的不是一个量子的百万分之一，而是获得整个量子的百万分之一的机会。光的波动理论刻画和描述了在整体波前上均匀分布的某种事物，此即通常所指出的能量。由于所熟知的干涉和散射等现象，要否定这种均匀性似乎不可能，但我们必须给予其他解释。它是一个均匀的能量机会，依照相当古老的能量是“做功的能力”的定义，波的全部波前就表示均匀做功的机会，这便是波动理论所研究的偶然性的传播。

关于赢家通吃理论中如何进行抽奖活动有不同的观点，有些人主张，说波前的幸运部分在原子抵达之前已经做了标识，除了均匀波的传播以外，还涉及光子或“幸运光线”的传播。这于我而言，与现代量子理论的一般趋势不同。虽然许多权威如今都持这样的观点，据说它也确实为一些实验所证明，但我非常不信任这种观点的稳定性。