在我们的固有认知里，物体要么是粒子，有明确的位置和速度，要么是波，就像水波那样干涉和衍射，不可能既是粒子又是波。
但是，科学家们发现，在微观世界里，光和其他微观粒子，既有粒子的性质，也有波的性质，这就是所谓的“波粒二象性”。
虽然人类很早就开始了对光的探索，但真正意义上的科学探索始于两位科学家的争论，牛顿和胡克。
胡克，被称为“英国达芬奇”，他发现了胡克定律，也就是“弹簧的弹力于形变量成正比”。同时，他还利用自制望远镜观察到月球上的环形山和木星卫星，还绘制出了第一张火星地图。
在光学上，胡克利用显微镜发现了细胞，观察到了光的干涉现象。
根据自己的观察，胡克提出了光是一种波，就像水波那样，一种在介质中传播的机械波。
除了胡克之外，惠更斯也提出了波动说，两人一起把波动说推到了顶峰。
不过，牛顿的出现改变了这一切。
牛顿在23岁就亲手磨制出了反射式天文望远镜，极大提升了观测精度，大大提升了他在当时科学界的地位。
在磨制天文望远镜的过程中，牛顿还意外发现了一种光学现象：牛顿环。
牛顿环的原理与肥皂泡的干涉一样，都是光的薄膜干涉。简单来讲是这样的：如果一束光照射到平凸透镜与平面镜之间的空气薄膜上，光就会早薄膜的上下表面反射，两束反射光叠加，然后形成明暗相间的同心圆环。
之前胡克和惠更斯等人只是观察到了光的干涉现象，但牛顿凭借扎实的数学背景，计算出了光的波长，精准调整镜片的精度，极大提升了望远镜的成像质量。
但是，虽然牛顿明明发现了光的干涉现象，他还是提出了光的“粒子说”。
牛顿认为，光是由无数微小粒子组成，沿直线传播，就像子弹那样，可以反射和折射。
为何牛顿坚持粒子说？
有猜测是这样的，当时的波动说无法解释光的直线传播，同时当时的牛顿和胡克有个人恩怨，胡克曾多次质疑牛顿的研究结果，两人有恩怨，所以才选择与胡克对立的粒子说。
凭借牛顿当时科学界的地位，让粒子说取代了波动说，成为当时对光的主流认知。
时间来到1801年，英国天才物理学家托马斯杨，做了一个颠覆性的实验，打破了牛顿的“粒子说”，这个实验就是著名的杨氏双缝干涉实验。
这个实验的设计很精巧，是物理学上最经典的实验之一。
实验过程很简单，点燃一个蜡烛，在蜡烛前放一张带有针孔的纸，目的是获取点光源，然后在纸前方放一张带有两条狭缝的纸，最后放一块显示屏。
如果光是粒子，光在穿过两条狭缝后，会在显示屏上形成两条亮斑。但结果并非如此，显示屏上显示的是多条明暗相间的干涉条纹。
这种干涉现象就像两道水波相互干涉，出现波峰和波谷一样。
实验结果很明显，光是一种波，推翻了牛顿的粒子说。按照托马斯杨应该因为这个实验名垂前世才对，但事实并非如此。
因为当时的牛顿拥有无与伦比的地位，托马斯杨遭受到了整个物理学界的嘲讽，他的论文根本没有地方发表，只能自己联系印刷厂印刷。
不过，虽然托马斯杨的实验结果被压制了几十年，但就像一颗种子一样默默成长。
时间来到1818年，物理学界又诞生了另个一事件：泊松亮斑。
什么是泊松亮斑？
物理学家泊松发现，如果在光的传播路径上放一块不透明的圆板，由于光在圆板边缘的衍射，在距离圆板一定距离的地方，圆板阴影的中央，应该会出现了一个亮斑！
这在当时的物理学界无法理解，阴影的中央怎么可能会出现亮斑？
另一位物理学家菲涅尔，精心设计了一个实验，在不透明圆板的阴影中央，真的出现了一个亮斑，这个亮斑后来就被命名为“泊松亮斑”。
泊松亮斑，是光波动性的有力证据。
之后，越来越多的科学家开始接受光的波动性，牛顿的粒子说逐渐被淡化。
虽然波动说取得了重大胜利，但更大的问题随之而来：如果光是一种波，到底是一种什么波？
在当时的普遍认知里，波都需要有介质，比如说水波的介质是水，声波的介质是声音，那么光传播的介质又是什么？
为了寻找光的传播介质，以太假说就来了。
以太，在当时被认为是宇宙中绝对静止的参考系，所有物体的运动，都相对于以太而言。
波动说的支持者认为，光的传播介质就是以太，是在以太介质中传播的机械波。
但是，以太只是一个假设的概念，科学需要验证其是否真的存在。
注明的迈克尔逊莫雷实验，就是为了验证以太是否存在的实验，利用光的干涉，测量地球在以太中的运动速度。
按照以太假说，地球围绕太阳公转时，肯定会相对以太运动。那么，光在不同方向上的速度，肯定是不同的。
但实验结果表明，不管光在哪个方向传播，测量到的速度都是一样的。
很显然，这样的结果直接否定的以太的存在，这让当时的物理学界感到非常困惑，无论怎样都不承认实验结果，连迈克尔逊和莫雷本人都不愿承认，认为肯定是实验过程有瑕疵导致的。
直到另一伟大物理学家出现，才让我们对光的本质更进一步，他就是麦克斯韦。
麦克斯韦的伟大，离不开同样伟大的法拉第。
法拉第发现了电磁感应现象，提出了“场”的概念，认为电场和磁场都是客观存在的物质，它们的传播不需要任何介质，就可以在真空中传播。
不过，法拉第只能提出场的概念，并没有通过数学公式将其具体描述出来。而麦克斯韦正好弥补了法拉第的遗憾，通过严谨的数学公式推导，最终得出了堪称完美的方程，著名的麦克斯韦方程组。
该方程组的伟大之处就在于，完美地把电场和磁场统一起来，证明了电磁和磁场是相互联系相互转换的。变化的电磁会产生磁场，而变化的磁场也会产生电场，如此循环往复，形成电磁波。
麦克斯韦通过计算发现，电磁波的传播速度，与光速相等。
于是麦克斯韦大胆预言，光，其实就是电磁波。
这个预言，彻底解决了光的传播介质问题，表明光的传播不需要任何介质，就可以在真空中传播，依靠的正是电场和磁场的相互转化。
光是电磁波的结论，彻底颠覆了之前的以太假说。
稍有遗憾的是，伟大的麦克斯韦并没有见证自己预言的验证，验证光是电磁波的任务，落到了另一位物理学家的头上，赫兹。
1888年，赫兹设计了一个简单的实验，一个发射电磁波的线圈，一个接收电磁波的线圈。当发射线圈通电时，会产生变化的磁场，进而产生变化的电场，形成电磁波。接受线圈则会感应到电磁波，产生电流。
赫兹的实验，验证的麦克斯韦的预言，还测量出了电磁波的传播速度，与光速完全相同。这个结果彻底证实了光是一种电磁波，光的本质之争，似乎可以画上句号了。
但是，别慌，一个转折又来了。
在实验过程中，赫兹还发现了一个奇怪现象：光电效应。
什么是光电效应？
简单讲，当一束光照射到金属表面时，金属表面会逸出电子（当时电子并没有被发现，赫兹称之为“负电粒子”），使得金属表面带正电。这个看似简单的现象，与当时的波动说完全矛盾。
按照当时的波动说，光的能量是连续的，与光的强度成正比，光的强度越大，能量就越大。那么，只要光的强度足够大或者照射时间足够长，不管光的频率高低，都会让金属表面逸出电子。
但实验结果并非如此。
赫兹的助手勒纳德在后续的实验中，总结出了光电效应的三条规律。
1.单位时间内逸出的电子数量，与入射光的强度成正比。
2.金属都有一个“极限频率”，只有入射光的频率高于这个极限频率时，才会产生光电效应。如果入射光的频率低于这个极限频率，不管光的强大多大照射时间多长，都不会逸出电子。
3.电子的最大动能，与入射光的频率成正比，与入射光的强度无关。
以上三条规律，彻底推翻了波动说。当时的赫兹也看到了这些，但并没有给出解释。
光电效应一直困扰着物理学家，直到1905年，爱因斯坦的出现，才彻底解决了这个难题。
当时的爱因斯坦受到普朗克光量子假说的启发，大胆提出，光不仅是一种电磁波，也是一个个离散的“光量子”（后来称为“光子”），每个光子的能量，遵循E=hν的规律，只与光的频率有关，与光的强度无关。
光量子假说，完美解释了光电效应，更重要的是，这个假说重新引入了“粒子”的概念，打破了“光要么是波，要么是粒子”的固有认知，表明“光既是粒子也是波”！
这里需要明确一点，爱因斯坦提出的“光量子假说”，与牛顿的“光粒子说”有本质的区别。
牛顿认为的粒子，是一种经典粒子，有明确的位置和速度遵循经典力学的规律。
爱因斯坦的光量子假说，是量子化的粒子，没有明确的位置和速度，遵循量子力学规律，同时还有波的特性，比如干涉和衍射。
不过爱因斯坦的假说，在当时遭到了很多质疑，毕竟，波动说已经被赫兹的实验彻底证实，光同时具有波动性和粒子性，很难让人接受。
不过，1916年物理学家通过著名的“油滴实验”，验证了爱因斯坦的光量子假说。
最终，光的波粒二象性概念，终于成型了，光具有波粒二象性，既可以表现出波的特性，也可以表现出粒子的特性。
但是，问题又来了，波粒二象性只有光才能表现出来吗？其他微观粒子比如电子，质子和中子，是否也有波粒二象性？
1924年，德布罗意提出了一个大胆的猜想，所有的微观粒子都具有波粒二象性，这种波，就被称为“德布罗意波”，或者“物质波”！
德布罗意发表的论文指出，物质波遵循一个简单的公式，粒子的动量与物质波的波长成反比。
在当时来看，这个假说太具颠覆性了。当时的物理学认为，粒子和波是完全队里的，粒子是离散的，而波是连续的，一个微观粒子怎么可能“既是粒子又是波”？
不过，爱因斯坦非常钟意德布罗意的假说，这让该假说得到了物理学界的高度关注。
而正是受到了德布罗意假物质波的启发，薛定谔在1926年提出了薛定谔波动方程，建立了量子力学的波动理论，薛定谔方程，量子力学的核心方程。
这个方程看起来比较复杂，也没有必要具体理解，只需要明白，薛定谔方程在量子力学的地位，就像牛顿运动定律在经典力学的地位那样。
虽然得到了爱因斯坦的认可，但德布罗意假说还是需要实验来验证。
这个验证也很快到来。
1927年，物理学家戴维森和革末，完成了著名的“戴维森-革末实验”，证明了电子也有波动性。
实验很简单，把电子束照射到镍晶体的表面，电子会在晶体表面发生散射。如果电子具有波动性，那么散射后的电子，应该会形成衍射条纹。
实验结果果然如德布罗意所预测的那样：散射后的电子，在显示屏上形成了明暗相间的衍射条纹。这个实验，直接证明了电子具有波动性，德布罗意的物质波假说，终于得到了实验验证。
而德布罗意也因为提出物质波假说，获得了1929年的诺贝尔物理学奖。
到这里，也差不多该结束了。
但很多小伙伴们肯定还会有疑问：你说了这么多，微观粒子到底是粒子还是波？
其实，这个问题本身就是“问题”，本身就陷入了经典物理学的思维定式。
在量子世界里，粒子和波并不是完全对立的，而是统一的。微观粒子既不是纯粹的波，也不是单纯的粒子。
微观粒子的行为，取决于我们的观测方式。
比如，在著名的双缝干涉实验中，当我们不观测时，电子就会表现出波动性，出现干涉条纹。如果我们观测，电子就会表现位粒子性，只会出现两个亮斑。
这种“观测影响结果”的现象，是量子力学的核心特性之一，也正是波粒二象性的本质——微观粒子的行为，没有绝对的“波”或“粒子”之分，它的表现，取决于我们如何观测它。
这并不是说微观粒子的本质是不确定的，而是说，微观世界的规律，与我们宏观世界的经验，有着本质的区别。
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