本文原创作者：水木长龙

在量子论被提出以前，在人类的一般习惯性认知里，普遍认为，大自然就是一个连续体的存在，我们的整个宇宙无时无刻不处于连续的演变之中——无论宏观世界，还是微观世界。而这种对连续性的认识，不止体现在运动中，还体现在空间和时间上，甚至辐射的能量上。

早在光的波粒二象性被证明之前，物理学界就一直存在两大阵营，针对“光究竟是粒子还是波”的争论一直持续了两个世纪。但更多的物理研究学者相信光就是一种波。

尤其托马斯.杨的双缝干涉实验，菲涅耳的衍射实验（一直坚信“光是粒子”的泊松，无意间通过圆盘实验成就了菲涅耳的波动理论，“泊松亮斑”由此而来），麦克斯韦的电磁波理论（认为光就是电磁波，而电磁波弥漫于整个空间中；而赫兹于1888年通过实验证实了电磁波的存在），更是为光的波动理论奠定并巩固了根基。

至此，人们更加坚信，光就是连续的波；也仍然相信着“大自然就是一个连续体的存在”。

然而，科学是在不断的探索和发现中前进的。意即，科学在前进的道路上，如同闯关卡一般，就是在不断地推翻旧有的物理认知体系，重建新的科学理论框架后，才能继续前进。

光的波动说，随着时间的向前推移，以及物理学家们在探索道路上的不断新发现，渐渐地，被“三座大山”压的完全变了形。在这“三座大山”面前，光的波动理论岌岌可危。它们就是：黑体辐射，光电效应，以及原子光谱。

黑体辐射实验，实验结果与理论值之间却存在着很大差异。按照电磁波理论推导出的公式，应该与实验曲线完全吻合才对，事实却不尽然。比如，维恩公式，只与电磁波的短波部分相吻合，却不适用于长波部分；而瑞利-金斯公式，却只适用于电磁波的长波部分，而无法与短波部分相吻合。这又是为什么呢？

光电效应实验，更是与电磁波理论存在诸多差异。比如：电子被光激发出来，并非与光的强度有关，而是与光的频率有关；电子被光激发出来的时间，远远小于按电磁波理论计算出来的时间（事实相差6个数量级）；被光激发出来的电子动能，实则与光的频率有关，而非与按电磁波理论推出的光强度有关。实际实验现象与电磁波理论的预测如此大相径庭，这又是为什么呢？

原子特征光谱实验，对光的波动理论更是致命一击。如果说光的波动理论还能在黑体辐射和光电效应实验中，竭力维持住原有形象的话，那么原子特征光谱实验对它的挑战，让它彻底失去了维持住原有形象的能力。按照电磁波理论，原子特征光谱应该呈现出连续的谱线图，而事实呈现出来的却是一条条离散的谱线。这又是为什么呢？除非电子在能级的跃迁中吸收或释放的能量不是连续的才能解释的通啊。

挑战光的波动学说的“三座大山”，已经将光的波动理论压的完全变了形，更是将物理学界那些坚持“光的波动理论”的研究学者们压得喘不过气。光究竟是波还是粒子呢？探索科学，探索宇宙，水木长龙与您继续我们的探索之旅。

1900年，普朗克提出一个惊人理论：电磁辐射的能量并不是连续的，而是一份一份向外辐射的，并指出电磁波辐射能量最小单元为E=hν（E为能量，h是普朗克常数：6.626×10^-34焦•秒，ν为频率），定义为“能量量子”。电磁波只能以“能量量子”的整数倍向外辐射，即hν，2hν，3hν，4hν，5hν……

爱因斯坦借助普朗克的“能量量子”假说，完美解决了光电效应问题，并将光子的能量公式E=hν与自己的质能方程E=mc^2结合起来，将光的波动性和粒子性统一了起来——即现在众所周知的光的波粒二象性。

事实是，光在宏观上呈现出波的特性，在微观上呈现出粒子的特性。如果非要问光究竟是不是连续的，归根结底，光是以“光量子”的方式非连续传播的。

一旦能量被量子化，运动、时间、空间，也就被量子化了。因为根据爱因斯坦的相对论，我们所在的是四维时空，时间和空间是一个统一体，离开时间谈论空间，或者离开空间谈论时间，都将变得毫无意义；而物质与时空又是一个统一体，没有不存在物质的时空，也没有不存在时空的物质，离开时空谈物质，或离开物质谈时空，同样会变得毫无意义；有物质，就有运动（无论是宏观上的运动（物体的各种运动），还是微观上的运动（分子原子等的振动）），有运动也就离不开能量。所以，时间，空间，运动，能量，四者都被统一了起来。既然能量能被量子化，同样的，时间（普朗克时间：10^-43秒）、空间（普朗克长度：1.6×10^-35米）、运动都可以被量子化。换句话也就是，宇宙万物都不是连续的存在，而都是量子化的存在。

既然时间和空间以及万物的运动，都不是连续的存在，为什么我们感觉不到它们的间断变化呢？

原因可以思考一下动画的制作和播放。制作动画时，将人物的所有动作都分布在一帧帧（正因为不是连续的帧，所以可以插帧，删帧，选择关键帧等）上，如果只对单独一帧观看时，人物都是静止的，但如果将分布在所有帧上的人物动作连贯起来快速播放观看时，人物动态的活动情景就会生动地表现出来。

根据动画的制作和播放原理，我们可以进一步思考一下：我们生存的现实世界，是否就像分布在一帧帧上的动画一样，之所以看起来具有如此的连续性（或连贯性），是因为宇宙万物就像已经按下播放按钮的动画一样，都在不停地向前演变发展，从未停止过。只是，是谁按下了我们宇宙的“播放”按钮呢？是否有“暂停”或“停止”按钮的存在呢？

为了证明我们的推测，也为了证明整个宇宙可能都是量子化的存在，不妨我们进一步探讨一下我们的推理。

我们可以用伟大科学家爱因斯坦的相对论为我们的推测寻找证据。

根据爱因斯坦狭义相对论，时间的改变与相对速度有关，越接近光速，相对时间就会变得越慢，等于光速，时间静止，超越光速，理论上时间会出现倒流。

根据爱因斯坦广义相对论，时空可以被扭曲变形。时空的扭曲与质量有关，质量越大，引力就越大，引力越大，时间流速会变得越慢，空间曲率会变得越大。也就是说，时间和空间都会受到质量的影响而改变原先的状态。

看来，无论爱因斯坦的狭义相对论还是广义相对论，都能对时间产生影响改变。

我们再回到动画上进行对比探讨。动画里的每一帧对应的时间，可以看成是量子时间，一帧帧可以视为分布在时间上的一个个量子空间。空间的扭曲变形，相当于将动画里的帧进行调位或修改；时间的改变，相当于动画的播放速度，即帧频。动画里的暂停，相当于通过相对论的方法让时间暂时静止（或达到光速，或质量足够大）；动画的倒播放，相当于相对论里的超光速或超大质量使时空出现反演扭曲；动画的停止，相当于整个宇宙的落幕；动画的播放，相当于整个宇宙的重启。

看来，如果将我们的现实世界——将我们的整个宇宙比喻成动画播放的话，运用爱因斯坦的相对论，可以完美地解释匹配，同时，也可以完美地印证出宇宙万物的量子化。

如果我们的宇宙是量子化的，那么是否有可能，我们的宇宙就是一部正在播放的超级动画呢？

今天的分享就到这里，感谢对水木的支持。

本篇文章「水木长龙」原创，转载标明出处，谢谢！（2019/07/16）