為什麼說目前還在爭論量子躍遷效應是否存在不確定性是一個笑話
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
耶魯大學的實驗首次捕捉到了躍遷中的量子系統，這意味著量子躍遷並非玻爾和海森堡所認為的完全隨機、瞬時發生的過程，而是更符合薛定諤的波函數理論。這個消息可謂石破驚天，引發了業內人士的恐慌，各種洗地文鋪天蓋地。原因很簡單，量子力學這座大廈的傾覆影響的可不僅是一些人的生計問題，而是幾代人的聲譽問題。
為什麼說目前還在爭論量子躍遷效應是否存在不確定性是一個笑話
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
耶魯大學的實驗首次捕捉到了躍遷中的量子系統，這意味著量子躍遷並非玻爾和海森堡所認為的完全隨機、瞬時發生的過程，而是更符合薛定諤的波函數理論。這個消息可謂石破驚天，引發了業內人士的恐慌，各種洗地文鋪天蓋地。原因很簡單，量子力學這座大廈的傾覆影響的可不僅是一些人的生計問題，而是幾代人的聲譽問題。
事實上，量子躍遷效應早就可控了，例如康普頓效應和光電效應；還有，量子躍遷效應早已在實踐中應用了！具體實踐應用有激光紅外夜視儀（通過照射紅外激光的反射來激發焦平面陣列（FPA）上的電子躍遷來顯示圖像）、紅外熱像儀（自然輻射的紅外線來激發焦平面陣列（FPA）上的電子躍遷來顯示圖像）和紅外成像制導導彈上的凝視焦平面陣列（FPA）導引頭。造成這個現象的原因是，應用物理學已經把理論物理學遠遠的拋在了後面。今天，我們重新梳理一下物理髮展史的進程和轉折點。
玻爾認為，微觀粒子的狀態常常是分立的，所以從一個狀態到另一個狀態的變化常常是跳躍式的。電子變換軌道是跳躍式的和瞬時的，電子變換軌道躍遷是完全概率性的，遵守不確定性原理。這個觀點極為激進、大膽而又反直覺，這就是"量子躍遷"效應（電子軌道躍遷）。根據哥本哈根詮釋，在沒有測量以前，一個電子的狀態是模糊不清的，處於各種可能性的混合疊加狀態。例如一個放射性原子，何時衰變是不可知的，是完全概率性的。只要沒有觀察，它便處於衰變與不衰變的疊加狀態，只有確實觀察測量後，它才隨機地選擇一種狀態，衰變，或是不衰變。
為什麼說目前還在爭論量子躍遷效應是否存在不確定性是一個笑話
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
耶魯大學的實驗首次捕捉到了躍遷中的量子系統，這意味著量子躍遷並非玻爾和海森堡所認為的完全隨機、瞬時發生的過程，而是更符合薛定諤的波函數理論。這個消息可謂石破驚天，引發了業內人士的恐慌，各種洗地文鋪天蓋地。原因很簡單，量子力學這座大廈的傾覆影響的可不僅是一些人的生計問題，而是幾代人的聲譽問題。
事實上，量子躍遷效應早就可控了，例如康普頓效應和光電效應；還有，量子躍遷效應早已在實踐中應用了！具體實踐應用有激光紅外夜視儀（通過照射紅外激光的反射來激發焦平面陣列（FPA）上的電子躍遷來顯示圖像）、紅外熱像儀（自然輻射的紅外線來激發焦平面陣列（FPA）上的電子躍遷來顯示圖像）和紅外成像制導導彈上的凝視焦平面陣列（FPA）導引頭。造成這個現象的原因是，應用物理學已經把理論物理學遠遠的拋在了後面。今天，我們重新梳理一下物理髮展史的進程和轉折點。
玻爾認為，微觀粒子的狀態常常是分立的，所以從一個狀態到另一個狀態的變化常常是跳躍式的。電子變換軌道是跳躍式的和瞬時的，電子變換軌道躍遷是完全概率性的，遵守不確定性原理。這個觀點極為激進、大膽而又反直覺，這就是"量子躍遷"效應（電子軌道躍遷）。根據哥本哈根詮釋，在沒有測量以前，一個電子的狀態是模糊不清的，處於各種可能性的混合疊加狀態。例如一個放射性原子，何時衰變是不可知的，是完全概率性的。只要沒有觀察，它便處於衰變與不衰變的疊加狀態，只有確實觀察測量後，它才隨機地選擇一種狀態，衰變，或是不衰變。
愛因斯坦並不認同這種假設，他認為"上帝不與宇宙擲骰子！"1926年，愛因斯坦在寫給玻恩的信裡寫道：量子力學令人印象深刻，但是一種內在的聲音告訴我，它並不是真實的，這個理論產生了很多好的結果，可他並沒有使我們更接近老頭子的奧祕，我毫無保留的相信，老頭子是不擲骰子的。而薛定諤想起了一隻貓。他構想一個裝有精巧、精密裝置的箱子，裡面有隻名叫薛定諤的貓（玩笑），箱子裡有食物也有毒藥。毒藥瓶上有一個錘子，錘子由一個電子開關控制，電子開關由放射性原子控制。如果原子核衰變，則放出阿爾法粒子，觸動電子開關，錘子落下，砸碎毒藥瓶，釋放出裡面的氰化物氣體，貓必死無疑。這就是著名的薛定諤的貓。請注意！薛定諤的貓是用來質疑量子力學哥本哈根詮釋的荒謬的！
為什麼說目前還在爭論量子躍遷效應是否存在不確定性是一個笑話
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
耶魯大學的實驗首次捕捉到了躍遷中的量子系統，這意味著量子躍遷並非玻爾和海森堡所認為的完全隨機、瞬時發生的過程，而是更符合薛定諤的波函數理論。這個消息可謂石破驚天，引發了業內人士的恐慌，各種洗地文鋪天蓋地。原因很簡單，量子力學這座大廈的傾覆影響的可不僅是一些人的生計問題，而是幾代人的聲譽問題。
事實上，量子躍遷效應早就可控了，例如康普頓效應和光電效應；還有，量子躍遷效應早已在實踐中應用了！具體實踐應用有激光紅外夜視儀（通過照射紅外激光的反射來激發焦平面陣列（FPA）上的電子躍遷來顯示圖像）、紅外熱像儀（自然輻射的紅外線來激發焦平面陣列（FPA）上的電子躍遷來顯示圖像）和紅外成像制導導彈上的凝視焦平面陣列（FPA）導引頭。造成這個現象的原因是，應用物理學已經把理論物理學遠遠的拋在了後面。今天，我們重新梳理一下物理髮展史的進程和轉折點。
玻爾認為，微觀粒子的狀態常常是分立的，所以從一個狀態到另一個狀態的變化常常是跳躍式的。電子變換軌道是跳躍式的和瞬時的，電子變換軌道躍遷是完全概率性的，遵守不確定性原理。這個觀點極為激進、大膽而又反直覺，這就是"量子躍遷"效應（電子軌道躍遷）。根據哥本哈根詮釋，在沒有測量以前，一個電子的狀態是模糊不清的，處於各種可能性的混合疊加狀態。例如一個放射性原子，何時衰變是不可知的，是完全概率性的。只要沒有觀察，它便處於衰變與不衰變的疊加狀態，只有確實觀察測量後，它才隨機地選擇一種狀態，衰變，或是不衰變。
愛因斯坦並不認同這種假設，他認為"上帝不與宇宙擲骰子！"1926年，愛因斯坦在寫給玻恩的信裡寫道：量子力學令人印象深刻，但是一種內在的聲音告訴我，它並不是真實的，這個理論產生了很多好的結果，可他並沒有使我們更接近老頭子的奧祕，我毫無保留的相信，老頭子是不擲骰子的。而薛定諤想起了一隻貓。他構想一個裝有精巧、精密裝置的箱子，裡面有隻名叫薛定諤的貓（玩笑），箱子裡有食物也有毒藥。毒藥瓶上有一個錘子，錘子由一個電子開關控制，電子開關由放射性原子控制。如果原子核衰變，則放出阿爾法粒子，觸動電子開關，錘子落下，砸碎毒藥瓶，釋放出裡面的氰化物氣體，貓必死無疑。這就是著名的薛定諤的貓。請注意！薛定諤的貓是用來質疑量子力學哥本哈根詮釋的荒謬的！
那麼，量子躍遷效應是否具有不確定性，是否不可預測呢？好的，我們先來看看康普頓效應。
1922～1923年，美國物理學家康普頓在研究X射線被較輕物質(石墨、石蠟等)散射後光的成分，發現散射譜線中除了有波長與原波長相同的成分外，還有波長較長的成分。他稱這種現象為光的散射。在1923年5月的《物理評論》上他寫道："從量子論的觀點看，可以假設：任一特殊的X射線量子不是被輻射器中所有電子散射，而是把它的全部能量耗於某個特殊的電子，這電子轉過來又將射線向某一特殊的方向散射，這個方向與入射束成某個角度。輻射量子路徑的彎折引起動量發生變化。結果，散射電子以等於X射線動量變化的動量反衝。散射射線的能量等於入射射線的能量減去散射電子反衝的動能。由於散射射線應是一完整的量子，其頻率也將和能量同比例地減小。因此，根據量子理論，我們可以期待散射射線的波長比入射射線大，而散射輻射的強度在原始X射線的前進方向要比反方向大，正如實驗測得的那樣。"他認為這是光子和電子碰撞時，光子的一些能量轉移給了電子，康普頓假設光子和電子、質子這樣的實物粒子一樣，不僅具有能量，也具有動量，碰撞過程中能量守恆，動量也守恆。Δλ=λ-λ0=(2h/m0c)sin^2(φ/2)稱為康普頓散射公式。λ=h/(m0c)稱為電子的康普頓波長。
為什麼說目前還在爭論量子躍遷效應是否存在不確定性是一個笑話
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
耶魯大學的實驗首次捕捉到了躍遷中的量子系統，這意味著量子躍遷並非玻爾和海森堡所認為的完全隨機、瞬時發生的過程，而是更符合薛定諤的波函數理論。這個消息可謂石破驚天，引發了業內人士的恐慌，各種洗地文鋪天蓋地。原因很簡單，量子力學這座大廈的傾覆影響的可不僅是一些人的生計問題，而是幾代人的聲譽問題。
事實上，量子躍遷效應早就可控了，例如康普頓效應和光電效應；還有，量子躍遷效應早已在實踐中應用了！具體實踐應用有激光紅外夜視儀（通過照射紅外激光的反射來激發焦平面陣列（FPA）上的電子躍遷來顯示圖像）、紅外熱像儀（自然輻射的紅外線來激發焦平面陣列（FPA）上的電子躍遷來顯示圖像）和紅外成像制導導彈上的凝視焦平面陣列（FPA）導引頭。造成這個現象的原因是，應用物理學已經把理論物理學遠遠的拋在了後面。今天，我們重新梳理一下物理髮展史的進程和轉折點。
玻爾認為，微觀粒子的狀態常常是分立的，所以從一個狀態到另一個狀態的變化常常是跳躍式的。電子變換軌道是跳躍式的和瞬時的，電子變換軌道躍遷是完全概率性的，遵守不確定性原理。這個觀點極為激進、大膽而又反直覺，這就是"量子躍遷"效應（電子軌道躍遷）。根據哥本哈根詮釋，在沒有測量以前，一個電子的狀態是模糊不清的，處於各種可能性的混合疊加狀態。例如一個放射性原子，何時衰變是不可知的，是完全概率性的。只要沒有觀察，它便處於衰變與不衰變的疊加狀態，只有確實觀察測量後，它才隨機地選擇一種狀態，衰變，或是不衰變。
愛因斯坦並不認同這種假設，他認為"上帝不與宇宙擲骰子！"1926年，愛因斯坦在寫給玻恩的信裡寫道：量子力學令人印象深刻，但是一種內在的聲音告訴我，它並不是真實的，這個理論產生了很多好的結果，可他並沒有使我們更接近老頭子的奧祕，我毫無保留的相信，老頭子是不擲骰子的。而薛定諤想起了一隻貓。他構想一個裝有精巧、精密裝置的箱子，裡面有隻名叫薛定諤的貓（玩笑），箱子裡有食物也有毒藥。毒藥瓶上有一個錘子，錘子由一個電子開關控制，電子開關由放射性原子控制。如果原子核衰變，則放出阿爾法粒子，觸動電子開關，錘子落下，砸碎毒藥瓶，釋放出裡面的氰化物氣體，貓必死無疑。這就是著名的薛定諤的貓。請注意！薛定諤的貓是用來質疑量子力學哥本哈根詮釋的荒謬的！
那麼，量子躍遷效應是否具有不確定性，是否不可預測呢？好的，我們先來看看康普頓效應。
1922～1923年，美國物理學家康普頓在研究X射線被較輕物質(石墨、石蠟等)散射後光的成分，發現散射譜線中除了有波長與原波長相同的成分外，還有波長較長的成分。他稱這種現象為光的散射。在1923年5月的《物理評論》上他寫道："從量子論的觀點看，可以假設：任一特殊的X射線量子不是被輻射器中所有電子散射，而是把它的全部能量耗於某個特殊的電子，這電子轉過來又將射線向某一特殊的方向散射，這個方向與入射束成某個角度。輻射量子路徑的彎折引起動量發生變化。結果，散射電子以等於X射線動量變化的動量反衝。散射射線的能量等於入射射線的能量減去散射電子反衝的動能。由於散射射線應是一完整的量子，其頻率也將和能量同比例地減小。因此，根據量子理論，我們可以期待散射射線的波長比入射射線大，而散射輻射的強度在原始X射線的前進方向要比反方向大，正如實驗測得的那樣。"他認為這是光子和電子碰撞時，光子的一些能量轉移給了電子，康普頓假設光子和電子、質子這樣的實物粒子一樣，不僅具有能量，也具有動量，碰撞過程中能量守恆，動量也守恆。Δλ=λ-λ0=(2h/m0c)sin^2(φ/2)稱為康普頓散射公式。λ=h/(m0c)稱為電子的康普頓波長。
請注意！這裡藏著一個祕密：光子的速度（動量）並沒有改變，能量（波長和頻率改變了）卻改變了，事實上，能量和動量並不守恆！！！
在光速不變和電子質量已知的情況下，無法解釋光粒子（光速沒有變化）速度與能量的對應關係，因此也無法用粒子與粒子的撞擊來解釋為什麼只有特定頻率的光能引發光電效應。粒子說無法解釋波長和頻率的原理，所以無法解釋康普頓散射光波長變長這種現象背後的原理。
康普頓效應和量子躍遷啥關係？彆著急，我們慢慢來，還有光電效應。
1887年，德國物理學家赫茲發現光束照射某些金屬表面時會使其發射出電子，這就是光電效應（Photoelectric Effect）。光電效應分兩種，一種現象發生在物體表面，稱外光電效應，發射出來的電子稱為"光電子"。還有光電導效應和阻擋層光電效應，又稱光生伏特效應。這兩種現象發生在物體內部，稱為內光電效應。
為什麼說目前還在爭論量子躍遷效應是否存在不確定性是一個笑話
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
耶魯大學的實驗首次捕捉到了躍遷中的量子系統，這意味著量子躍遷並非玻爾和海森堡所認為的完全隨機、瞬時發生的過程，而是更符合薛定諤的波函數理論。這個消息可謂石破驚天，引發了業內人士的恐慌，各種洗地文鋪天蓋地。原因很簡單，量子力學這座大廈的傾覆影響的可不僅是一些人的生計問題，而是幾代人的聲譽問題。
事實上，量子躍遷效應早就可控了，例如康普頓效應和光電效應；還有，量子躍遷效應早已在實踐中應用了！具體實踐應用有激光紅外夜視儀（通過照射紅外激光的反射來激發焦平面陣列（FPA）上的電子躍遷來顯示圖像）、紅外熱像儀（自然輻射的紅外線來激發焦平面陣列（FPA）上的電子躍遷來顯示圖像）和紅外成像制導導彈上的凝視焦平面陣列（FPA）導引頭。造成這個現象的原因是，應用物理學已經把理論物理學遠遠的拋在了後面。今天，我們重新梳理一下物理髮展史的進程和轉折點。
玻爾認為，微觀粒子的狀態常常是分立的，所以從一個狀態到另一個狀態的變化常常是跳躍式的。電子變換軌道是跳躍式的和瞬時的，電子變換軌道躍遷是完全概率性的，遵守不確定性原理。這個觀點極為激進、大膽而又反直覺，這就是"量子躍遷"效應（電子軌道躍遷）。根據哥本哈根詮釋，在沒有測量以前，一個電子的狀態是模糊不清的，處於各種可能性的混合疊加狀態。例如一個放射性原子，何時衰變是不可知的，是完全概率性的。只要沒有觀察，它便處於衰變與不衰變的疊加狀態，只有確實觀察測量後，它才隨機地選擇一種狀態，衰變，或是不衰變。
愛因斯坦並不認同這種假設，他認為"上帝不與宇宙擲骰子！"1926年，愛因斯坦在寫給玻恩的信裡寫道：量子力學令人印象深刻，但是一種內在的聲音告訴我，它並不是真實的，這個理論產生了很多好的結果，可他並沒有使我們更接近老頭子的奧祕，我毫無保留的相信，老頭子是不擲骰子的。而薛定諤想起了一隻貓。他構想一個裝有精巧、精密裝置的箱子，裡面有隻名叫薛定諤的貓（玩笑），箱子裡有食物也有毒藥。毒藥瓶上有一個錘子，錘子由一個電子開關控制，電子開關由放射性原子控制。如果原子核衰變，則放出阿爾法粒子，觸動電子開關，錘子落下，砸碎毒藥瓶，釋放出裡面的氰化物氣體，貓必死無疑。這就是著名的薛定諤的貓。請注意！薛定諤的貓是用來質疑量子力學哥本哈根詮釋的荒謬的！
那麼，量子躍遷效應是否具有不確定性，是否不可預測呢？好的，我們先來看看康普頓效應。
1922～1923年，美國物理學家康普頓在研究X射線被較輕物質(石墨、石蠟等)散射後光的成分，發現散射譜線中除了有波長與原波長相同的成分外，還有波長較長的成分。他稱這種現象為光的散射。在1923年5月的《物理評論》上他寫道："從量子論的觀點看，可以假設：任一特殊的X射線量子不是被輻射器中所有電子散射，而是把它的全部能量耗於某個特殊的電子，這電子轉過來又將射線向某一特殊的方向散射，這個方向與入射束成某個角度。輻射量子路徑的彎折引起動量發生變化。結果，散射電子以等於X射線動量變化的動量反衝。散射射線的能量等於入射射線的能量減去散射電子反衝的動能。由於散射射線應是一完整的量子，其頻率也將和能量同比例地減小。因此，根據量子理論，我們可以期待散射射線的波長比入射射線大，而散射輻射的強度在原始X射線的前進方向要比反方向大，正如實驗測得的那樣。"他認為這是光子和電子碰撞時，光子的一些能量轉移給了電子，康普頓假設光子和電子、質子這樣的實物粒子一樣，不僅具有能量，也具有動量，碰撞過程中能量守恆，動量也守恆。Δλ=λ-λ0=(2h/m0c)sin^2(φ/2)稱為康普頓散射公式。λ=h/(m0c)稱為電子的康普頓波長。
請注意！這裡藏著一個祕密：光子的速度（動量）並沒有改變，能量（波長和頻率改變了）卻改變了，事實上，能量和動量並不守恆！！！
在光速不變和電子質量已知的情況下，無法解釋光粒子（光速沒有變化）速度與能量的對應關係，因此也無法用粒子與粒子的撞擊來解釋為什麼只有特定頻率的光能引發光電效應。粒子說無法解釋波長和頻率的原理，所以無法解釋康普頓散射光波長變長這種現象背後的原理。
康普頓效應和量子躍遷啥關係？彆著急，我們慢慢來，還有光電效應。
1887年，德國物理學家赫茲發現光束照射某些金屬表面時會使其發射出電子，這就是光電效應（Photoelectric Effect）。光電效應分兩種，一種現象發生在物體表面，稱外光電效應，發射出來的電子稱為"光電子"。還有光電導效應和阻擋層光電效應，又稱光生伏特效應。這兩種現象發生在物體內部，稱為內光電效應。
按照波動說理論，如果入射光較弱，照射的時間要長一些，金屬中的電子才能積累到足夠的能量，飛出金屬表面。可事實是，電子的產生都幾乎是瞬時的。
按照粒子說理論，增加光子的照射強度，會產生更多的光電效應。但事實並非如此，光電效應不在於光照強度，而是由入射光的頻率決定。
請注意，波動說和子說都不能自洽地解釋光電效應！！！
於是，愛因斯坦提出了一個折中方案：組成光束的每一個量子所擁有的能量等於頻率乘以普朗克常數。假若光子的頻率大於某極限頻率，則這光子擁有足夠能量來使得一個電子逃逸，造成光電效應。愛因斯坦的論述解釋了為什麼光電子的能量只與頻率有關，而與輻照度無關。雖然光束的輻照度很微弱，只要頻率足夠高，必會產生一些高能量光子來促使束縛電子逃逸。儘管光束的輻照度很強勁，假若頻率低於極限頻率，則仍舊無法給出任何高能量光子來促使束縛電子逃逸。Εk（max）=hv-W0。其中，h是普朗克常數；v是入射光子的頻率（請注意）。事實上，愛因斯坦的光電效應解釋本質上是介於粒子說和波動說之間的解釋（問題是，人們認為這是粒子說的解釋）。愛因斯坦因為"成功"的解釋了光電效應而獲得若貝爾物理獎。
量子躍遷與光電效應啥關係？彆著急，以上是理論，我們來聊聊實踐應用——紅外夜視儀和導彈紅外成像制導導引頭。
為什麼說目前還在爭論量子躍遷效應是否存在不確定性是一個笑話
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
耶魯大學的實驗首次捕捉到了躍遷中的量子系統，這意味著量子躍遷並非玻爾和海森堡所認為的完全隨機、瞬時發生的過程，而是更符合薛定諤的波函數理論。這個消息可謂石破驚天，引發了業內人士的恐慌，各種洗地文鋪天蓋地。原因很簡單，量子力學這座大廈的傾覆影響的可不僅是一些人的生計問題，而是幾代人的聲譽問題。
事實上，量子躍遷效應早就可控了，例如康普頓效應和光電效應；還有，量子躍遷效應早已在實踐中應用了！具體實踐應用有激光紅外夜視儀（通過照射紅外激光的反射來激發焦平面陣列（FPA）上的電子躍遷來顯示圖像）、紅外熱像儀（自然輻射的紅外線來激發焦平面陣列（FPA）上的電子躍遷來顯示圖像）和紅外成像制導導彈上的凝視焦平面陣列（FPA）導引頭。造成這個現象的原因是，應用物理學已經把理論物理學遠遠的拋在了後面。今天，我們重新梳理一下物理髮展史的進程和轉折點。
玻爾認為，微觀粒子的狀態常常是分立的，所以從一個狀態到另一個狀態的變化常常是跳躍式的。電子變換軌道是跳躍式的和瞬時的，電子變換軌道躍遷是完全概率性的，遵守不確定性原理。這個觀點極為激進、大膽而又反直覺，這就是"量子躍遷"效應（電子軌道躍遷）。根據哥本哈根詮釋，在沒有測量以前，一個電子的狀態是模糊不清的，處於各種可能性的混合疊加狀態。例如一個放射性原子，何時衰變是不可知的，是完全概率性的。只要沒有觀察，它便處於衰變與不衰變的疊加狀態，只有確實觀察測量後，它才隨機地選擇一種狀態，衰變，或是不衰變。
愛因斯坦並不認同這種假設，他認為"上帝不與宇宙擲骰子！"1926年，愛因斯坦在寫給玻恩的信裡寫道：量子力學令人印象深刻，但是一種內在的聲音告訴我，它並不是真實的，這個理論產生了很多好的結果，可他並沒有使我們更接近老頭子的奧祕，我毫無保留的相信，老頭子是不擲骰子的。而薛定諤想起了一隻貓。他構想一個裝有精巧、精密裝置的箱子，裡面有隻名叫薛定諤的貓（玩笑），箱子裡有食物也有毒藥。毒藥瓶上有一個錘子，錘子由一個電子開關控制，電子開關由放射性原子控制。如果原子核衰變，則放出阿爾法粒子，觸動電子開關，錘子落下，砸碎毒藥瓶，釋放出裡面的氰化物氣體，貓必死無疑。這就是著名的薛定諤的貓。請注意！薛定諤的貓是用來質疑量子力學哥本哈根詮釋的荒謬的！
那麼，量子躍遷效應是否具有不確定性，是否不可預測呢？好的，我們先來看看康普頓效應。
1922～1923年，美國物理學家康普頓在研究X射線被較輕物質(石墨、石蠟等)散射後光的成分，發現散射譜線中除了有波長與原波長相同的成分外，還有波長較長的成分。他稱這種現象為光的散射。在1923年5月的《物理評論》上他寫道："從量子論的觀點看，可以假設：任一特殊的X射線量子不是被輻射器中所有電子散射，而是把它的全部能量耗於某個特殊的電子，這電子轉過來又將射線向某一特殊的方向散射，這個方向與入射束成某個角度。輻射量子路徑的彎折引起動量發生變化。結果，散射電子以等於X射線動量變化的動量反衝。散射射線的能量等於入射射線的能量減去散射電子反衝的動能。由於散射射線應是一完整的量子，其頻率也將和能量同比例地減小。因此，根據量子理論，我們可以期待散射射線的波長比入射射線大，而散射輻射的強度在原始X射線的前進方向要比反方向大，正如實驗測得的那樣。"他認為這是光子和電子碰撞時，光子的一些能量轉移給了電子，康普頓假設光子和電子、質子這樣的實物粒子一樣，不僅具有能量，也具有動量，碰撞過程中能量守恆，動量也守恆。Δλ=λ-λ0=(2h/m0c)sin^2(φ/2)稱為康普頓散射公式。λ=h/(m0c)稱為電子的康普頓波長。
請注意！這裡藏著一個祕密：光子的速度（動量）並沒有改變，能量（波長和頻率改變了）卻改變了，事實上，能量和動量並不守恆！！！
在光速不變和電子質量已知的情況下，無法解釋光粒子（光速沒有變化）速度與能量的對應關係，因此也無法用粒子與粒子的撞擊來解釋為什麼只有特定頻率的光能引發光電效應。粒子說無法解釋波長和頻率的原理，所以無法解釋康普頓散射光波長變長這種現象背後的原理。
康普頓效應和量子躍遷啥關係？彆著急，我們慢慢來，還有光電效應。
1887年，德國物理學家赫茲發現光束照射某些金屬表面時會使其發射出電子，這就是光電效應（Photoelectric Effect）。光電效應分兩種，一種現象發生在物體表面，稱外光電效應，發射出來的電子稱為"光電子"。還有光電導效應和阻擋層光電效應，又稱光生伏特效應。這兩種現象發生在物體內部，稱為內光電效應。
按照波動說理論，如果入射光較弱，照射的時間要長一些，金屬中的電子才能積累到足夠的能量，飛出金屬表面。可事實是，電子的產生都幾乎是瞬時的。
按照粒子說理論，增加光子的照射強度，會產生更多的光電效應。但事實並非如此，光電效應不在於光照強度，而是由入射光的頻率決定。
請注意，波動說和子說都不能自洽地解釋光電效應！！！
於是，愛因斯坦提出了一個折中方案：組成光束的每一個量子所擁有的能量等於頻率乘以普朗克常數。假若光子的頻率大於某極限頻率，則這光子擁有足夠能量來使得一個電子逃逸，造成光電效應。愛因斯坦的論述解釋了為什麼光電子的能量只與頻率有關，而與輻照度無關。雖然光束的輻照度很微弱，只要頻率足夠高，必會產生一些高能量光子來促使束縛電子逃逸。儘管光束的輻照度很強勁，假若頻率低於極限頻率，則仍舊無法給出任何高能量光子來促使束縛電子逃逸。Εk（max）=hv-W0。其中，h是普朗克常數；v是入射光子的頻率（請注意）。事實上，愛因斯坦的光電效應解釋本質上是介於粒子說和波動說之間的解釋（問題是，人們認為這是粒子說的解釋）。愛因斯坦因為"成功"的解釋了光電效應而獲得若貝爾物理獎。
量子躍遷與光電效應啥關係？彆著急，以上是理論，我們來聊聊實踐應用——紅外夜視儀和導彈紅外成像制導導引頭。
紅外夜視儀是利用光電轉換（請注意！）技術的軍用夜視儀器。它分為主動式和被動式兩種：前者用紅外探照燈照射目標，接收反射的紅外輻射形成圖像；後者不發射紅外線，依靠目標自身的紅外輻射形成 "熱圖像"，又稱為"熱像儀"。紅外成像制導導引頭和熱像儀原理類似，它們都有一個關鍵原件——紅外遙感器——焦平面探測器（FPA：focal plane array），中譯為焦平面陣列。這是一個感光元件，最初的材料是硫化鉛，現在大多使用的是銻化銦。
焦平面探測器（FPA）的焦平面上排列著感光元件陣列，從無限遠處發射的紅外線經過光學系統成像在系統焦平面的這些感光元件上，探測器將接受到光信號轉換為電信號並進行積分放大、採樣保持，通過輸出緩衝和多路傳輸系統，最終送達監視系統形成圖像。在光學領域一般用到此技術的為紅外焦平面陣列探測器。我們知道，電磁波譜中，通常把波長範圍為0. 76～1000微米這一波譜區間稱為紅外波譜區。近紅外波段主要用於光學攝影，如紅外或彩色紅外攝影，只能在白天工作；也用於多波段攝影或多波段掃描。遠紅外（ 熱紅外）由於是地物自身輻射的，主要用於夜間紅外掃描成像。簡單地說，普通家用攝像機是可見光攝像機，而這臺攝像機只能在夜間拍攝遠紅外圖像。
為什麼說目前還在爭論量子躍遷效應是否存在不確定性是一個笑話
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
耶魯大學的實驗首次捕捉到了躍遷中的量子系統，這意味著量子躍遷並非玻爾和海森堡所認為的完全隨機、瞬時發生的過程，而是更符合薛定諤的波函數理論。這個消息可謂石破驚天，引發了業內人士的恐慌，各種洗地文鋪天蓋地。原因很簡單，量子力學這座大廈的傾覆影響的可不僅是一些人的生計問題，而是幾代人的聲譽問題。
事實上，量子躍遷效應早就可控了，例如康普頓效應和光電效應；還有，量子躍遷效應早已在實踐中應用了！具體實踐應用有激光紅外夜視儀（通過照射紅外激光的反射來激發焦平面陣列（FPA）上的電子躍遷來顯示圖像）、紅外熱像儀（自然輻射的紅外線來激發焦平面陣列（FPA）上的電子躍遷來顯示圖像）和紅外成像制導導彈上的凝視焦平面陣列（FPA）導引頭。造成這個現象的原因是，應用物理學已經把理論物理學遠遠的拋在了後面。今天，我們重新梳理一下物理髮展史的進程和轉折點。
玻爾認為，微觀粒子的狀態常常是分立的，所以從一個狀態到另一個狀態的變化常常是跳躍式的。電子變換軌道是跳躍式的和瞬時的，電子變換軌道躍遷是完全概率性的，遵守不確定性原理。這個觀點極為激進、大膽而又反直覺，這就是"量子躍遷"效應（電子軌道躍遷）。根據哥本哈根詮釋，在沒有測量以前，一個電子的狀態是模糊不清的，處於各種可能性的混合疊加狀態。例如一個放射性原子，何時衰變是不可知的，是完全概率性的。只要沒有觀察，它便處於衰變與不衰變的疊加狀態，只有確實觀察測量後，它才隨機地選擇一種狀態，衰變，或是不衰變。
愛因斯坦並不認同這種假設，他認為"上帝不與宇宙擲骰子！"1926年，愛因斯坦在寫給玻恩的信裡寫道：量子力學令人印象深刻，但是一種內在的聲音告訴我，它並不是真實的，這個理論產生了很多好的結果，可他並沒有使我們更接近老頭子的奧祕，我毫無保留的相信，老頭子是不擲骰子的。而薛定諤想起了一隻貓。他構想一個裝有精巧、精密裝置的箱子，裡面有隻名叫薛定諤的貓（玩笑），箱子裡有食物也有毒藥。毒藥瓶上有一個錘子，錘子由一個電子開關控制，電子開關由放射性原子控制。如果原子核衰變，則放出阿爾法粒子，觸動電子開關，錘子落下，砸碎毒藥瓶，釋放出裡面的氰化物氣體，貓必死無疑。這就是著名的薛定諤的貓。請注意！薛定諤的貓是用來質疑量子力學哥本哈根詮釋的荒謬的！
那麼，量子躍遷效應是否具有不確定性，是否不可預測呢？好的，我們先來看看康普頓效應。
1922～1923年，美國物理學家康普頓在研究X射線被較輕物質(石墨、石蠟等)散射後光的成分，發現散射譜線中除了有波長與原波長相同的成分外，還有波長較長的成分。他稱這種現象為光的散射。在1923年5月的《物理評論》上他寫道："從量子論的觀點看，可以假設：任一特殊的X射線量子不是被輻射器中所有電子散射，而是把它的全部能量耗於某個特殊的電子，這電子轉過來又將射線向某一特殊的方向散射，這個方向與入射束成某個角度。輻射量子路徑的彎折引起動量發生變化。結果，散射電子以等於X射線動量變化的動量反衝。散射射線的能量等於入射射線的能量減去散射電子反衝的動能。由於散射射線應是一完整的量子，其頻率也將和能量同比例地減小。因此，根據量子理論，我們可以期待散射射線的波長比入射射線大，而散射輻射的強度在原始X射線的前進方向要比反方向大，正如實驗測得的那樣。"他認為這是光子和電子碰撞時，光子的一些能量轉移給了電子，康普頓假設光子和電子、質子這樣的實物粒子一樣，不僅具有能量，也具有動量，碰撞過程中能量守恆，動量也守恆。Δλ=λ-λ0=(2h/m0c)sin^2(φ/2)稱為康普頓散射公式。λ=h/(m0c)稱為電子的康普頓波長。
請注意！這裡藏著一個祕密：光子的速度（動量）並沒有改變，能量（波長和頻率改變了）卻改變了，事實上，能量和動量並不守恆！！！
在光速不變和電子質量已知的情況下，無法解釋光粒子（光速沒有變化）速度與能量的對應關係，因此也無法用粒子與粒子的撞擊來解釋為什麼只有特定頻率的光能引發光電效應。粒子說無法解釋波長和頻率的原理，所以無法解釋康普頓散射光波長變長這種現象背後的原理。
康普頓效應和量子躍遷啥關係？彆著急，我們慢慢來，還有光電效應。
1887年，德國物理學家赫茲發現光束照射某些金屬表面時會使其發射出電子，這就是光電效應（Photoelectric Effect）。光電效應分兩種，一種現象發生在物體表面，稱外光電效應，發射出來的電子稱為"光電子"。還有光電導效應和阻擋層光電效應，又稱光生伏特效應。這兩種現象發生在物體內部，稱為內光電效應。
按照波動說理論，如果入射光較弱，照射的時間要長一些，金屬中的電子才能積累到足夠的能量，飛出金屬表面。可事實是，電子的產生都幾乎是瞬時的。
按照粒子說理論，增加光子的照射強度，會產生更多的光電效應。但事實並非如此，光電效應不在於光照強度，而是由入射光的頻率決定。
請注意，波動說和子說都不能自洽地解釋光電效應！！！
於是，愛因斯坦提出了一個折中方案：組成光束的每一個量子所擁有的能量等於頻率乘以普朗克常數。假若光子的頻率大於某極限頻率，則這光子擁有足夠能量來使得一個電子逃逸，造成光電效應。愛因斯坦的論述解釋了為什麼光電子的能量只與頻率有關，而與輻照度無關。雖然光束的輻照度很微弱，只要頻率足夠高，必會產生一些高能量光子來促使束縛電子逃逸。儘管光束的輻照度很強勁，假若頻率低於極限頻率，則仍舊無法給出任何高能量光子來促使束縛電子逃逸。Εk（max）=hv-W0。其中，h是普朗克常數；v是入射光子的頻率（請注意）。事實上，愛因斯坦的光電效應解釋本質上是介於粒子說和波動說之間的解釋（問題是，人們認為這是粒子說的解釋）。愛因斯坦因為"成功"的解釋了光電效應而獲得若貝爾物理獎。
量子躍遷與光電效應啥關係？彆著急，以上是理論，我們來聊聊實踐應用——紅外夜視儀和導彈紅外成像制導導引頭。
紅外夜視儀是利用光電轉換（請注意！）技術的軍用夜視儀器。它分為主動式和被動式兩種：前者用紅外探照燈照射目標，接收反射的紅外輻射形成圖像；後者不發射紅外線，依靠目標自身的紅外輻射形成 "熱圖像"，又稱為"熱像儀"。紅外成像制導導引頭和熱像儀原理類似，它們都有一個關鍵原件——紅外遙感器——焦平面探測器（FPA：focal plane array），中譯為焦平面陣列。這是一個感光元件，最初的材料是硫化鉛，現在大多使用的是銻化銦。
焦平面探測器（FPA）的焦平面上排列著感光元件陣列，從無限遠處發射的紅外線經過光學系統成像在系統焦平面的這些感光元件上，探測器將接受到光信號轉換為電信號並進行積分放大、採樣保持，通過輸出緩衝和多路傳輸系統，最終送達監視系統形成圖像。在光學領域一般用到此技術的為紅外焦平面陣列探測器。我們知道，電磁波譜中，通常把波長範圍為0. 76～1000微米這一波譜區間稱為紅外波譜區。近紅外波段主要用於光學攝影，如紅外或彩色紅外攝影，只能在白天工作；也用於多波段攝影或多波段掃描。遠紅外（ 熱紅外）由於是地物自身輻射的，主要用於夜間紅外掃描成像。簡單地說，普通家用攝像機是可見光攝像機，而這臺攝像機只能在夜間拍攝遠紅外圖像。
紅外焦平面陣列探測器（FPA）的感光原理就是光電效應，只是將可見光波段換成了紅外波段。簡單地說，遠紅外光波照射在銻化銦紅外焦平面陣列探測器（FPA）上，由遠紅外光信號轉換為電信號形成圖像。
說了這麼多，這些與量子躍遷好像沒什麼關係。彆著急！來了！
為什麼康普頓散射的波長比入射波長大呢？
很簡單！無論是粒子說的解釋，還是波動說的解釋，原子核內不同"軌道高度"的電子的波長不同，更高"軌道"的電子的波長更長。當低能級（低"軌道高度"）的電子吸收一個光子後，產生電子（量子）躍遷，這個電子的"軌道高度"升高一級，波長變長。當它釋放一個光子時，會產生向下一級的電子（量子）躍遷，它的"軌道高度"又降低一級。這是電子軌道躍遷——量子躍遷的原理，即內光電效應。
為什麼說目前還在爭論量子躍遷效應是否存在不確定性是一個笑話
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
耶魯大學的實驗首次捕捉到了躍遷中的量子系統，這意味著量子躍遷並非玻爾和海森堡所認為的完全隨機、瞬時發生的過程，而是更符合薛定諤的波函數理論。這個消息可謂石破驚天，引發了業內人士的恐慌，各種洗地文鋪天蓋地。原因很簡單，量子力學這座大廈的傾覆影響的可不僅是一些人的生計問題，而是幾代人的聲譽問題。
事實上，量子躍遷效應早就可控了，例如康普頓效應和光電效應；還有，量子躍遷效應早已在實踐中應用了！具體實踐應用有激光紅外夜視儀（通過照射紅外激光的反射來激發焦平面陣列（FPA）上的電子躍遷來顯示圖像）、紅外熱像儀（自然輻射的紅外線來激發焦平面陣列（FPA）上的電子躍遷來顯示圖像）和紅外成像制導導彈上的凝視焦平面陣列（FPA）導引頭。造成這個現象的原因是，應用物理學已經把理論物理學遠遠的拋在了後面。今天，我們重新梳理一下物理髮展史的進程和轉折點。
玻爾認為，微觀粒子的狀態常常是分立的，所以從一個狀態到另一個狀態的變化常常是跳躍式的。電子變換軌道是跳躍式的和瞬時的，電子變換軌道躍遷是完全概率性的，遵守不確定性原理。這個觀點極為激進、大膽而又反直覺，這就是"量子躍遷"效應（電子軌道躍遷）。根據哥本哈根詮釋，在沒有測量以前，一個電子的狀態是模糊不清的，處於各種可能性的混合疊加狀態。例如一個放射性原子，何時衰變是不可知的，是完全概率性的。只要沒有觀察，它便處於衰變與不衰變的疊加狀態，只有確實觀察測量後，它才隨機地選擇一種狀態，衰變，或是不衰變。
愛因斯坦並不認同這種假設，他認為"上帝不與宇宙擲骰子！"1926年，愛因斯坦在寫給玻恩的信裡寫道：量子力學令人印象深刻，但是一種內在的聲音告訴我，它並不是真實的，這個理論產生了很多好的結果，可他並沒有使我們更接近老頭子的奧祕，我毫無保留的相信，老頭子是不擲骰子的。而薛定諤想起了一隻貓。他構想一個裝有精巧、精密裝置的箱子，裡面有隻名叫薛定諤的貓（玩笑），箱子裡有食物也有毒藥。毒藥瓶上有一個錘子，錘子由一個電子開關控制，電子開關由放射性原子控制。如果原子核衰變，則放出阿爾法粒子，觸動電子開關，錘子落下，砸碎毒藥瓶，釋放出裡面的氰化物氣體，貓必死無疑。這就是著名的薛定諤的貓。請注意！薛定諤的貓是用來質疑量子力學哥本哈根詮釋的荒謬的！
那麼，量子躍遷效應是否具有不確定性，是否不可預測呢？好的，我們先來看看康普頓效應。
1922～1923年，美國物理學家康普頓在研究X射線被較輕物質(石墨、石蠟等)散射後光的成分，發現散射譜線中除了有波長與原波長相同的成分外，還有波長較長的成分。他稱這種現象為光的散射。在1923年5月的《物理評論》上他寫道："從量子論的觀點看，可以假設：任一特殊的X射線量子不是被輻射器中所有電子散射，而是把它的全部能量耗於某個特殊的電子，這電子轉過來又將射線向某一特殊的方向散射，這個方向與入射束成某個角度。輻射量子路徑的彎折引起動量發生變化。結果，散射電子以等於X射線動量變化的動量反衝。散射射線的能量等於入射射線的能量減去散射電子反衝的動能。由於散射射線應是一完整的量子，其頻率也將和能量同比例地減小。因此，根據量子理論，我們可以期待散射射線的波長比入射射線大，而散射輻射的強度在原始X射線的前進方向要比反方向大，正如實驗測得的那樣。"他認為這是光子和電子碰撞時，光子的一些能量轉移給了電子，康普頓假設光子和電子、質子這樣的實物粒子一樣，不僅具有能量，也具有動量，碰撞過程中能量守恆，動量也守恆。Δλ=λ-λ0=(2h/m0c)sin^2(φ/2)稱為康普頓散射公式。λ=h/(m0c)稱為電子的康普頓波長。
請注意！這裡藏著一個祕密：光子的速度（動量）並沒有改變，能量（波長和頻率改變了）卻改變了，事實上，能量和動量並不守恆！！！
在光速不變和電子質量已知的情況下，無法解釋光粒子（光速沒有變化）速度與能量的對應關係，因此也無法用粒子與粒子的撞擊來解釋為什麼只有特定頻率的光能引發光電效應。粒子說無法解釋波長和頻率的原理，所以無法解釋康普頓散射光波長變長這種現象背後的原理。
康普頓效應和量子躍遷啥關係？彆著急，我們慢慢來，還有光電效應。
1887年，德國物理學家赫茲發現光束照射某些金屬表面時會使其發射出電子，這就是光電效應（Photoelectric Effect）。光電效應分兩種，一種現象發生在物體表面，稱外光電效應，發射出來的電子稱為"光電子"。還有光電導效應和阻擋層光電效應，又稱光生伏特效應。這兩種現象發生在物體內部，稱為內光電效應。
按照波動說理論，如果入射光較弱，照射的時間要長一些，金屬中的電子才能積累到足夠的能量，飛出金屬表面。可事實是，電子的產生都幾乎是瞬時的。
按照粒子說理論，增加光子的照射強度，會產生更多的光電效應。但事實並非如此，光電效應不在於光照強度，而是由入射光的頻率決定。
請注意，波動說和子說都不能自洽地解釋光電效應！！！
於是，愛因斯坦提出了一個折中方案：組成光束的每一個量子所擁有的能量等於頻率乘以普朗克常數。假若光子的頻率大於某極限頻率，則這光子擁有足夠能量來使得一個電子逃逸，造成光電效應。愛因斯坦的論述解釋了為什麼光電子的能量只與頻率有關，而與輻照度無關。雖然光束的輻照度很微弱，只要頻率足夠高，必會產生一些高能量光子來促使束縛電子逃逸。儘管光束的輻照度很強勁，假若頻率低於極限頻率，則仍舊無法給出任何高能量光子來促使束縛電子逃逸。Εk（max）=hv-W0。其中，h是普朗克常數；v是入射光子的頻率（請注意）。事實上，愛因斯坦的光電效應解釋本質上是介於粒子說和波動說之間的解釋（問題是，人們認為這是粒子說的解釋）。愛因斯坦因為"成功"的解釋了光電效應而獲得若貝爾物理獎。
量子躍遷與光電效應啥關係？彆著急，以上是理論，我們來聊聊實踐應用——紅外夜視儀和導彈紅外成像制導導引頭。
紅外夜視儀是利用光電轉換（請注意！）技術的軍用夜視儀器。它分為主動式和被動式兩種：前者用紅外探照燈照射目標，接收反射的紅外輻射形成圖像；後者不發射紅外線，依靠目標自身的紅外輻射形成 "熱圖像"，又稱為"熱像儀"。紅外成像制導導引頭和熱像儀原理類似，它們都有一個關鍵原件——紅外遙感器——焦平面探測器（FPA：focal plane array），中譯為焦平面陣列。這是一個感光元件，最初的材料是硫化鉛，現在大多使用的是銻化銦。
焦平面探測器（FPA）的焦平面上排列著感光元件陣列，從無限遠處發射的紅外線經過光學系統成像在系統焦平面的這些感光元件上，探測器將接受到光信號轉換為電信號並進行積分放大、採樣保持，通過輸出緩衝和多路傳輸系統，最終送達監視系統形成圖像。在光學領域一般用到此技術的為紅外焦平面陣列探測器。我們知道，電磁波譜中，通常把波長範圍為0. 76～1000微米這一波譜區間稱為紅外波譜區。近紅外波段主要用於光學攝影，如紅外或彩色紅外攝影，只能在白天工作；也用於多波段攝影或多波段掃描。遠紅外（ 熱紅外）由於是地物自身輻射的，主要用於夜間紅外掃描成像。簡單地說，普通家用攝像機是可見光攝像機，而這臺攝像機只能在夜間拍攝遠紅外圖像。
紅外焦平面陣列探測器（FPA）的感光原理就是光電效應，只是將可見光波段換成了紅外波段。簡單地說，遠紅外光波照射在銻化銦紅外焦平面陣列探測器（FPA）上，由遠紅外光信號轉換為電信號形成圖像。
說了這麼多，這些與量子躍遷好像沒什麼關係。彆著急！來了！
為什麼康普頓散射的波長比入射波長大呢？
很簡單！無論是粒子說的解釋，還是波動說的解釋，原子核內不同"軌道高度"的電子的波長不同，更高"軌道"的電子的波長更長。當低能級（低"軌道高度"）的電子吸收一個光子後，產生電子（量子）躍遷，這個電子的"軌道高度"升高一級，波長變長。當它釋放一個光子時，會產生向下一級的電子（量子）躍遷，它的"軌道高度"又降低一級。這是電子軌道躍遷——量子躍遷的原理，即內光電效應。
重點來了，更高"軌道高度"的電子的波長更長，所以它釋放的光子的波長也更長。因此，康普頓散射的光子波長更長。用一種邏輯完美地解釋了康普頓散射波長變長問題，也解析了內光電效應和量子躍遷效應的原理。
那麼，什麼是外光電效應呢？當原子裡最高能級的電子吸收了一個光子後，產生電子（量子）躍遷。這個電子的"軌道高度"升高一級，波長變長。但是，這已超出了原子核最大允許"軌道高度"，所以，這個電子就可以擺脫原子核的控制而飛出原子，這就是外光電效應。
波動說如何解釋量子軌道躍遷呢？很簡單，根據經典物理學的波動力學，同頻率的電磁波會干涉疊加，波長變長。如果電子是徳布羅意和薛定諤所認為的是一種環狀駐波，那麼，吸收一個同頻率的光波後，環狀電子駐波"直徑"增加，波長變長。"直徑"更大的電子波具有更大的"軌道高度"，反之亦然。當電子波的尺度超出了原子核最大允許"軌道高度"時，這個電子波就可以擺脫原子核的控制而飛出原子。相對於粒子說的解釋，波動說的解釋更能自洽。
為什麼說目前還在爭論量子躍遷效應是否存在不確定性是一個笑話
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
耶魯大學的實驗首次捕捉到了躍遷中的量子系統，這意味著量子躍遷並非玻爾和海森堡所認為的完全隨機、瞬時發生的過程，而是更符合薛定諤的波函數理論。這個消息可謂石破驚天，引發了業內人士的恐慌，各種洗地文鋪天蓋地。原因很簡單，量子力學這座大廈的傾覆影響的可不僅是一些人的生計問題，而是幾代人的聲譽問題。
事實上，量子躍遷效應早就可控了，例如康普頓效應和光電效應；還有，量子躍遷效應早已在實踐中應用了！具體實踐應用有激光紅外夜視儀（通過照射紅外激光的反射來激發焦平面陣列（FPA）上的電子躍遷來顯示圖像）、紅外熱像儀（自然輻射的紅外線來激發焦平面陣列（FPA）上的電子躍遷來顯示圖像）和紅外成像制導導彈上的凝視焦平面陣列（FPA）導引頭。造成這個現象的原因是，應用物理學已經把理論物理學遠遠的拋在了後面。今天，我們重新梳理一下物理髮展史的進程和轉折點。
玻爾認為，微觀粒子的狀態常常是分立的，所以從一個狀態到另一個狀態的變化常常是跳躍式的。電子變換軌道是跳躍式的和瞬時的，電子變換軌道躍遷是完全概率性的，遵守不確定性原理。這個觀點極為激進、大膽而又反直覺，這就是"量子躍遷"效應（電子軌道躍遷）。根據哥本哈根詮釋，在沒有測量以前，一個電子的狀態是模糊不清的，處於各種可能性的混合疊加狀態。例如一個放射性原子，何時衰變是不可知的，是完全概率性的。只要沒有觀察，它便處於衰變與不衰變的疊加狀態，只有確實觀察測量後，它才隨機地選擇一種狀態，衰變，或是不衰變。
愛因斯坦並不認同這種假設，他認為"上帝不與宇宙擲骰子！"1926年，愛因斯坦在寫給玻恩的信裡寫道：量子力學令人印象深刻，但是一種內在的聲音告訴我，它並不是真實的，這個理論產生了很多好的結果，可他並沒有使我們更接近老頭子的奧祕，我毫無保留的相信，老頭子是不擲骰子的。而薛定諤想起了一隻貓。他構想一個裝有精巧、精密裝置的箱子，裡面有隻名叫薛定諤的貓（玩笑），箱子裡有食物也有毒藥。毒藥瓶上有一個錘子，錘子由一個電子開關控制，電子開關由放射性原子控制。如果原子核衰變，則放出阿爾法粒子，觸動電子開關，錘子落下，砸碎毒藥瓶，釋放出裡面的氰化物氣體，貓必死無疑。這就是著名的薛定諤的貓。請注意！薛定諤的貓是用來質疑量子力學哥本哈根詮釋的荒謬的！
那麼，量子躍遷效應是否具有不確定性，是否不可預測呢？好的，我們先來看看康普頓效應。
1922～1923年，美國物理學家康普頓在研究X射線被較輕物質(石墨、石蠟等)散射後光的成分，發現散射譜線中除了有波長與原波長相同的成分外，還有波長較長的成分。他稱這種現象為光的散射。在1923年5月的《物理評論》上他寫道："從量子論的觀點看，可以假設：任一特殊的X射線量子不是被輻射器中所有電子散射，而是把它的全部能量耗於某個特殊的電子，這電子轉過來又將射線向某一特殊的方向散射，這個方向與入射束成某個角度。輻射量子路徑的彎折引起動量發生變化。結果，散射電子以等於X射線動量變化的動量反衝。散射射線的能量等於入射射線的能量減去散射電子反衝的動能。由於散射射線應是一完整的量子，其頻率也將和能量同比例地減小。因此，根據量子理論，我們可以期待散射射線的波長比入射射線大，而散射輻射的強度在原始X射線的前進方向要比反方向大，正如實驗測得的那樣。"他認為這是光子和電子碰撞時，光子的一些能量轉移給了電子，康普頓假設光子和電子、質子這樣的實物粒子一樣，不僅具有能量，也具有動量，碰撞過程中能量守恆，動量也守恆。Δλ=λ-λ0=(2h/m0c)sin^2(φ/2)稱為康普頓散射公式。λ=h/(m0c)稱為電子的康普頓波長。
請注意！這裡藏著一個祕密：光子的速度（動量）並沒有改變，能量（波長和頻率改變了）卻改變了，事實上，能量和動量並不守恆！！！
在光速不變和電子質量已知的情況下，無法解釋光粒子（光速沒有變化）速度與能量的對應關係，因此也無法用粒子與粒子的撞擊來解釋為什麼只有特定頻率的光能引發光電效應。粒子說無法解釋波長和頻率的原理，所以無法解釋康普頓散射光波長變長這種現象背後的原理。
康普頓效應和量子躍遷啥關係？彆著急，我們慢慢來，還有光電效應。
1887年，德國物理學家赫茲發現光束照射某些金屬表面時會使其發射出電子，這就是光電效應（Photoelectric Effect）。光電效應分兩種，一種現象發生在物體表面，稱外光電效應，發射出來的電子稱為"光電子"。還有光電導效應和阻擋層光電效應，又稱光生伏特效應。這兩種現象發生在物體內部，稱為內光電效應。
按照波動說理論，如果入射光較弱，照射的時間要長一些，金屬中的電子才能積累到足夠的能量，飛出金屬表面。可事實是，電子的產生都幾乎是瞬時的。
按照粒子說理論，增加光子的照射強度，會產生更多的光電效應。但事實並非如此，光電效應不在於光照強度，而是由入射光的頻率決定。
請注意，波動說和子說都不能自洽地解釋光電效應！！！
於是，愛因斯坦提出了一個折中方案：組成光束的每一個量子所擁有的能量等於頻率乘以普朗克常數。假若光子的頻率大於某極限頻率，則這光子擁有足夠能量來使得一個電子逃逸，造成光電效應。愛因斯坦的論述解釋了為什麼光電子的能量只與頻率有關，而與輻照度無關。雖然光束的輻照度很微弱，只要頻率足夠高，必會產生一些高能量光子來促使束縛電子逃逸。儘管光束的輻照度很強勁，假若頻率低於極限頻率，則仍舊無法給出任何高能量光子來促使束縛電子逃逸。Εk（max）=hv-W0。其中，h是普朗克常數；v是入射光子的頻率（請注意）。事實上，愛因斯坦的光電效應解釋本質上是介於粒子說和波動說之間的解釋（問題是，人們認為這是粒子說的解釋）。愛因斯坦因為"成功"的解釋了光電效應而獲得若貝爾物理獎。
量子躍遷與光電效應啥關係？彆著急，以上是理論，我們來聊聊實踐應用——紅外夜視儀和導彈紅外成像制導導引頭。
紅外夜視儀是利用光電轉換（請注意！）技術的軍用夜視儀器。它分為主動式和被動式兩種：前者用紅外探照燈照射目標，接收反射的紅外輻射形成圖像；後者不發射紅外線，依靠目標自身的紅外輻射形成 "熱圖像"，又稱為"熱像儀"。紅外成像制導導引頭和熱像儀原理類似，它們都有一個關鍵原件——紅外遙感器——焦平面探測器（FPA：focal plane array），中譯為焦平面陣列。這是一個感光元件，最初的材料是硫化鉛，現在大多使用的是銻化銦。
焦平面探測器（FPA）的焦平面上排列著感光元件陣列，從無限遠處發射的紅外線經過光學系統成像在系統焦平面的這些感光元件上，探測器將接受到光信號轉換為電信號並進行積分放大、採樣保持，通過輸出緩衝和多路傳輸系統，最終送達監視系統形成圖像。在光學領域一般用到此技術的為紅外焦平面陣列探測器。我們知道，電磁波譜中，通常把波長範圍為0. 76～1000微米這一波譜區間稱為紅外波譜區。近紅外波段主要用於光學攝影，如紅外或彩色紅外攝影，只能在白天工作；也用於多波段攝影或多波段掃描。遠紅外（ 熱紅外）由於是地物自身輻射的，主要用於夜間紅外掃描成像。簡單地說，普通家用攝像機是可見光攝像機，而這臺攝像機只能在夜間拍攝遠紅外圖像。
紅外焦平面陣列探測器（FPA）的感光原理就是光電效應，只是將可見光波段換成了紅外波段。簡單地說，遠紅外光波照射在銻化銦紅外焦平面陣列探測器（FPA）上，由遠紅外光信號轉換為電信號形成圖像。
說了這麼多，這些與量子躍遷好像沒什麼關係。彆著急！來了！
為什麼康普頓散射的波長比入射波長大呢？
很簡單！無論是粒子說的解釋，還是波動說的解釋，原子核內不同"軌道高度"的電子的波長不同，更高"軌道"的電子的波長更長。當低能級（低"軌道高度"）的電子吸收一個光子後，產生電子（量子）躍遷，這個電子的"軌道高度"升高一級，波長變長。當它釋放一個光子時，會產生向下一級的電子（量子）躍遷，它的"軌道高度"又降低一級。這是電子軌道躍遷——量子躍遷的原理，即內光電效應。
重點來了，更高"軌道高度"的電子的波長更長，所以它釋放的光子的波長也更長。因此，康普頓散射的光子波長更長。用一種邏輯完美地解釋了康普頓散射波長變長問題，也解析了內光電效應和量子躍遷效應的原理。
那麼，什麼是外光電效應呢？當原子裡最高能級的電子吸收了一個光子後，產生電子（量子）躍遷。這個電子的"軌道高度"升高一級，波長變長。但是，這已超出了原子核最大允許"軌道高度"，所以，這個電子就可以擺脫原子核的控制而飛出原子，這就是外光電效應。
波動說如何解釋量子軌道躍遷呢？很簡單，根據經典物理學的波動力學，同頻率的電磁波會干涉疊加，波長變長。如果電子是徳布羅意和薛定諤所認為的是一種環狀駐波，那麼，吸收一個同頻率的光波後，環狀電子駐波"直徑"增加，波長變長。"直徑"更大的電子波具有更大的"軌道高度"，反之亦然。當電子波的尺度超出了原子核最大允許"軌道高度"時，這個電子波就可以擺脫原子核的控制而飛出原子。相對於粒子說的解釋，波動說的解釋更能自洽。
請注意！不同材料的紅外焦平面陣列探測器（FPA）需要不同頻率的光，不同頻率的光產生不同頻率的電子。
綜上所述，量子躍遷不僅可以預測，人類早就可以掌控並應用這種電子躍遷現象了。事實就擺在桌面，為什麼人們視而不見呢？原因很簡單。因為大部分波長的電磁波無法被量子化（事實上粒子化），雖然現在連聲波都被量子化為"聲波子"，但是，大家沒有聽說過"無線電波子"、"微波子"或"無線電波子"呢？因為無線電波的波長能達到幾千公里，如何量子化？所以，波長稍長的電磁波都無法量子化！無法量子化就意味著無法自洽解釋。因此，紅外夜視儀和紅外成像制導導引頭這些應用科技粒子說的量子力學無法自洽解釋。麻煩的是，合理的解釋只有對手的波動說解釋，這不是一句波粒二象性可以敷衍得了的。
為什麼說目前還在爭論量子躍遷效應是否存在不確定性是一個笑話
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
耶魯大學的實驗首次捕捉到了躍遷中的量子系統，這意味著量子躍遷並非玻爾和海森堡所認為的完全隨機、瞬時發生的過程，而是更符合薛定諤的波函數理論。這個消息可謂石破驚天，引發了業內人士的恐慌，各種洗地文鋪天蓋地。原因很簡單，量子力學這座大廈的傾覆影響的可不僅是一些人的生計問題，而是幾代人的聲譽問題。
事實上，量子躍遷效應早就可控了，例如康普頓效應和光電效應；還有，量子躍遷效應早已在實踐中應用了！具體實踐應用有激光紅外夜視儀（通過照射紅外激光的反射來激發焦平面陣列（FPA）上的電子躍遷來顯示圖像）、紅外熱像儀（自然輻射的紅外線來激發焦平面陣列（FPA）上的電子躍遷來顯示圖像）和紅外成像制導導彈上的凝視焦平面陣列（FPA）導引頭。造成這個現象的原因是，應用物理學已經把理論物理學遠遠的拋在了後面。今天，我們重新梳理一下物理髮展史的進程和轉折點。
玻爾認為，微觀粒子的狀態常常是分立的，所以從一個狀態到另一個狀態的變化常常是跳躍式的。電子變換軌道是跳躍式的和瞬時的，電子變換軌道躍遷是完全概率性的，遵守不確定性原理。這個觀點極為激進、大膽而又反直覺，這就是"量子躍遷"效應（電子軌道躍遷）。根據哥本哈根詮釋，在沒有測量以前，一個電子的狀態是模糊不清的，處於各種可能性的混合疊加狀態。例如一個放射性原子，何時衰變是不可知的，是完全概率性的。只要沒有觀察，它便處於衰變與不衰變的疊加狀態，只有確實觀察測量後，它才隨機地選擇一種狀態，衰變，或是不衰變。
愛因斯坦並不認同這種假設，他認為"上帝不與宇宙擲骰子！"1926年，愛因斯坦在寫給玻恩的信裡寫道：量子力學令人印象深刻，但是一種內在的聲音告訴我，它並不是真實的，這個理論產生了很多好的結果，可他並沒有使我們更接近老頭子的奧祕，我毫無保留的相信，老頭子是不擲骰子的。而薛定諤想起了一隻貓。他構想一個裝有精巧、精密裝置的箱子，裡面有隻名叫薛定諤的貓（玩笑），箱子裡有食物也有毒藥。毒藥瓶上有一個錘子，錘子由一個電子開關控制，電子開關由放射性原子控制。如果原子核衰變，則放出阿爾法粒子，觸動電子開關，錘子落下，砸碎毒藥瓶，釋放出裡面的氰化物氣體，貓必死無疑。這就是著名的薛定諤的貓。請注意！薛定諤的貓是用來質疑量子力學哥本哈根詮釋的荒謬的！
那麼，量子躍遷效應是否具有不確定性，是否不可預測呢？好的，我們先來看看康普頓效應。
1922～1923年，美國物理學家康普頓在研究X射線被較輕物質(石墨、石蠟等)散射後光的成分，發現散射譜線中除了有波長與原波長相同的成分外，還有波長較長的成分。他稱這種現象為光的散射。在1923年5月的《物理評論》上他寫道："從量子論的觀點看，可以假設：任一特殊的X射線量子不是被輻射器中所有電子散射，而是把它的全部能量耗於某個特殊的電子，這電子轉過來又將射線向某一特殊的方向散射，這個方向與入射束成某個角度。輻射量子路徑的彎折引起動量發生變化。結果，散射電子以等於X射線動量變化的動量反衝。散射射線的能量等於入射射線的能量減去散射電子反衝的動能。由於散射射線應是一完整的量子，其頻率也將和能量同比例地減小。因此，根據量子理論，我們可以期待散射射線的波長比入射射線大，而散射輻射的強度在原始X射線的前進方向要比反方向大，正如實驗測得的那樣。"他認為這是光子和電子碰撞時，光子的一些能量轉移給了電子，康普頓假設光子和電子、質子這樣的實物粒子一樣，不僅具有能量，也具有動量，碰撞過程中能量守恆，動量也守恆。Δλ=λ-λ0=(2h/m0c)sin^2(φ/2)稱為康普頓散射公式。λ=h/(m0c)稱為電子的康普頓波長。
請注意！這裡藏著一個祕密：光子的速度（動量）並沒有改變，能量（波長和頻率改變了）卻改變了，事實上，能量和動量並不守恆！！！
在光速不變和電子質量已知的情況下，無法解釋光粒子（光速沒有變化）速度與能量的對應關係，因此也無法用粒子與粒子的撞擊來解釋為什麼只有特定頻率的光能引發光電效應。粒子說無法解釋波長和頻率的原理，所以無法解釋康普頓散射光波長變長這種現象背後的原理。
康普頓效應和量子躍遷啥關係？彆著急，我們慢慢來，還有光電效應。
1887年，德國物理學家赫茲發現光束照射某些金屬表面時會使其發射出電子，這就是光電效應（Photoelectric Effect）。光電效應分兩種，一種現象發生在物體表面，稱外光電效應，發射出來的電子稱為"光電子"。還有光電導效應和阻擋層光電效應，又稱光生伏特效應。這兩種現象發生在物體內部，稱為內光電效應。
按照波動說理論，如果入射光較弱，照射的時間要長一些，金屬中的電子才能積累到足夠的能量，飛出金屬表面。可事實是，電子的產生都幾乎是瞬時的。
按照粒子說理論，增加光子的照射強度，會產生更多的光電效應。但事實並非如此，光電效應不在於光照強度，而是由入射光的頻率決定。
請注意，波動說和子說都不能自洽地解釋光電效應！！！
於是，愛因斯坦提出了一個折中方案：組成光束的每一個量子所擁有的能量等於頻率乘以普朗克常數。假若光子的頻率大於某極限頻率，則這光子擁有足夠能量來使得一個電子逃逸，造成光電效應。愛因斯坦的論述解釋了為什麼光電子的能量只與頻率有關，而與輻照度無關。雖然光束的輻照度很微弱，只要頻率足夠高，必會產生一些高能量光子來促使束縛電子逃逸。儘管光束的輻照度很強勁，假若頻率低於極限頻率，則仍舊無法給出任何高能量光子來促使束縛電子逃逸。Εk（max）=hv-W0。其中，h是普朗克常數；v是入射光子的頻率（請注意）。事實上，愛因斯坦的光電效應解釋本質上是介於粒子說和波動說之間的解釋（問題是，人們認為這是粒子說的解釋）。愛因斯坦因為"成功"的解釋了光電效應而獲得若貝爾物理獎。
量子躍遷與光電效應啥關係？彆著急，以上是理論，我們來聊聊實踐應用——紅外夜視儀和導彈紅外成像制導導引頭。
紅外夜視儀是利用光電轉換（請注意！）技術的軍用夜視儀器。它分為主動式和被動式兩種：前者用紅外探照燈照射目標，接收反射的紅外輻射形成圖像；後者不發射紅外線，依靠目標自身的紅外輻射形成 "熱圖像"，又稱為"熱像儀"。紅外成像制導導引頭和熱像儀原理類似，它們都有一個關鍵原件——紅外遙感器——焦平面探測器（FPA：focal plane array），中譯為焦平面陣列。這是一個感光元件，最初的材料是硫化鉛，現在大多使用的是銻化銦。
焦平面探測器（FPA）的焦平面上排列著感光元件陣列，從無限遠處發射的紅外線經過光學系統成像在系統焦平面的這些感光元件上，探測器將接受到光信號轉換為電信號並進行積分放大、採樣保持，通過輸出緩衝和多路傳輸系統，最終送達監視系統形成圖像。在光學領域一般用到此技術的為紅外焦平面陣列探測器。我們知道，電磁波譜中，通常把波長範圍為0. 76～1000微米這一波譜區間稱為紅外波譜區。近紅外波段主要用於光學攝影，如紅外或彩色紅外攝影，只能在白天工作；也用於多波段攝影或多波段掃描。遠紅外（ 熱紅外）由於是地物自身輻射的，主要用於夜間紅外掃描成像。簡單地說，普通家用攝像機是可見光攝像機，而這臺攝像機只能在夜間拍攝遠紅外圖像。
紅外焦平面陣列探測器（FPA）的感光原理就是光電效應，只是將可見光波段換成了紅外波段。簡單地說，遠紅外光波照射在銻化銦紅外焦平面陣列探測器（FPA）上，由遠紅外光信號轉換為電信號形成圖像。
說了這麼多，這些與量子躍遷好像沒什麼關係。彆著急！來了！
為什麼康普頓散射的波長比入射波長大呢？
很簡單！無論是粒子說的解釋，還是波動說的解釋，原子核內不同"軌道高度"的電子的波長不同，更高"軌道"的電子的波長更長。當低能級（低"軌道高度"）的電子吸收一個光子後，產生電子（量子）躍遷，這個電子的"軌道高度"升高一級，波長變長。當它釋放一個光子時，會產生向下一級的電子（量子）躍遷，它的"軌道高度"又降低一級。這是電子軌道躍遷——量子躍遷的原理，即內光電效應。
重點來了，更高"軌道高度"的電子的波長更長，所以它釋放的光子的波長也更長。因此，康普頓散射的光子波長更長。用一種邏輯完美地解釋了康普頓散射波長變長問題，也解析了內光電效應和量子躍遷效應的原理。
那麼，什麼是外光電效應呢？當原子裡最高能級的電子吸收了一個光子後，產生電子（量子）躍遷。這個電子的"軌道高度"升高一級，波長變長。但是，這已超出了原子核最大允許"軌道高度"，所以，這個電子就可以擺脫原子核的控制而飛出原子，這就是外光電效應。
波動說如何解釋量子軌道躍遷呢？很簡單，根據經典物理學的波動力學，同頻率的電磁波會干涉疊加，波長變長。如果電子是徳布羅意和薛定諤所認為的是一種環狀駐波，那麼，吸收一個同頻率的光波後，環狀電子駐波"直徑"增加，波長變長。"直徑"更大的電子波具有更大的"軌道高度"，反之亦然。當電子波的尺度超出了原子核最大允許"軌道高度"時，這個電子波就可以擺脫原子核的控制而飛出原子。相對於粒子說的解釋，波動說的解釋更能自洽。
請注意！不同材料的紅外焦平面陣列探測器（FPA）需要不同頻率的光，不同頻率的光產生不同頻率的電子。
綜上所述，量子躍遷不僅可以預測，人類早就可以掌控並應用這種電子躍遷現象了。事實就擺在桌面，為什麼人們視而不見呢？原因很簡單。因為大部分波長的電磁波無法被量子化（事實上粒子化），雖然現在連聲波都被量子化為"聲波子"，但是，大家沒有聽說過"無線電波子"、"微波子"或"無線電波子"呢？因為無線電波的波長能達到幾千公里，如何量子化？所以，波長稍長的電磁波都無法量子化！無法量子化就意味著無法自洽解釋。因此，紅外夜視儀和紅外成像制導導引頭這些應用科技粒子說的量子力學無法自洽解釋。麻煩的是，合理的解釋只有對手的波動說解釋，這不是一句波粒二象性可以敷衍得了的。
還有，目前愛因斯坦的解釋是光電效應的標準解釋，如果一個（經典物理學）波動說的解釋更能自洽，這情何以堪？怎麼辦呢？那就只好視而不見，天下太平。
這就是物理學面臨的困境，應用物理學日新月異，但是，本該引領科技進步的理論物理學卻無法解釋物質特性背後的原理，應用物理學已經把理論物理學遠遠的拋在後面。事實上，不僅在康普頓散射效應和光電效應，在所有問題上，基於粒子說的理論都無法自洽地解釋頻率、波長、干涉和衍射現象。佔據理論物理學主導地位的的理論走進一個死衚衕裡，但是，又不能承認走了這100年的彎路，那就只好繼續走下去。這就是尷尬的現狀！
為什麼說目前還在爭論量子躍遷效應是否存在不確定性是一個笑話
作者丨李春生（書房記特約專欄作者）
耶魯大學的實驗首次捕捉到了躍遷中的量子系統，這意味著量子躍遷並非玻爾和海森堡所認為的完全隨機、瞬時發生的過程，而是更符合薛定諤的波函數理論。這個消息可謂石破驚天，引發了業內人士的恐慌，各種洗地文鋪天蓋地。原因很簡單，量子力學這座大廈的傾覆影響的可不僅是一些人的生計問題，而是幾代人的聲譽問題。
事實上，量子躍遷效應早就可控了，例如康普頓效應和光電效應；還有，量子躍遷效應早已在實踐中應用了！具體實踐應用有激光紅外夜視儀（通過照射紅外激光的反射來激發焦平面陣列（FPA）上的電子躍遷來顯示圖像）、紅外熱像儀（自然輻射的紅外線來激發焦平面陣列（FPA）上的電子躍遷來顯示圖像）和紅外成像制導導彈上的凝視焦平面陣列（FPA）導引頭。造成這個現象的原因是，應用物理學已經把理論物理學遠遠的拋在了後面。今天，我們重新梳理一下物理髮展史的進程和轉折點。
玻爾認為，微觀粒子的狀態常常是分立的，所以從一個狀態到另一個狀態的變化常常是跳躍式的。電子變換軌道是跳躍式的和瞬時的，電子變換軌道躍遷是完全概率性的，遵守不確定性原理。這個觀點極為激進、大膽而又反直覺，這就是"量子躍遷"效應（電子軌道躍遷）。根據哥本哈根詮釋，在沒有測量以前，一個電子的狀態是模糊不清的，處於各種可能性的混合疊加狀態。例如一個放射性原子，何時衰變是不可知的，是完全概率性的。只要沒有觀察，它便處於衰變與不衰變的疊加狀態，只有確實觀察測量後，它才隨機地選擇一種狀態，衰變，或是不衰變。
愛因斯坦並不認同這種假設，他認為"上帝不與宇宙擲骰子！"1926年，愛因斯坦在寫給玻恩的信裡寫道：量子力學令人印象深刻，但是一種內在的聲音告訴我，它並不是真實的，這個理論產生了很多好的結果，可他並沒有使我們更接近老頭子的奧祕，我毫無保留的相信，老頭子是不擲骰子的。而薛定諤想起了一隻貓。他構想一個裝有精巧、精密裝置的箱子，裡面有隻名叫薛定諤的貓（玩笑），箱子裡有食物也有毒藥。毒藥瓶上有一個錘子，錘子由一個電子開關控制，電子開關由放射性原子控制。如果原子核衰變，則放出阿爾法粒子，觸動電子開關，錘子落下，砸碎毒藥瓶，釋放出裡面的氰化物氣體，貓必死無疑。這就是著名的薛定諤的貓。請注意！薛定諤的貓是用來質疑量子力學哥本哈根詮釋的荒謬的！
那麼，量子躍遷效應是否具有不確定性，是否不可預測呢？好的，我們先來看看康普頓效應。
1922～1923年，美國物理學家康普頓在研究X射線被較輕物質(石墨、石蠟等)散射後光的成分，發現散射譜線中除了有波長與原波長相同的成分外，還有波長較長的成分。他稱這種現象為光的散射。在1923年5月的《物理評論》上他寫道："從量子論的觀點看，可以假設：任一特殊的X射線量子不是被輻射器中所有電子散射，而是把它的全部能量耗於某個特殊的電子，這電子轉過來又將射線向某一特殊的方向散射，這個方向與入射束成某個角度。輻射量子路徑的彎折引起動量發生變化。結果，散射電子以等於X射線動量變化的動量反衝。散射射線的能量等於入射射線的能量減去散射電子反衝的動能。由於散射射線應是一完整的量子，其頻率也將和能量同比例地減小。因此，根據量子理論，我們可以期待散射射線的波長比入射射線大，而散射輻射的強度在原始X射線的前進方向要比反方向大，正如實驗測得的那樣。"他認為這是光子和電子碰撞時，光子的一些能量轉移給了電子，康普頓假設光子和電子、質子這樣的實物粒子一樣，不僅具有能量，也具有動量，碰撞過程中能量守恆，動量也守恆。Δλ=λ-λ0=(2h/m0c)sin^2(φ/2)稱為康普頓散射公式。λ=h/(m0c)稱為電子的康普頓波長。
請注意！這裡藏著一個祕密：光子的速度（動量）並沒有改變，能量（波長和頻率改變了）卻改變了，事實上，能量和動量並不守恆！！！
在光速不變和電子質量已知的情況下，無法解釋光粒子（光速沒有變化）速度與能量的對應關係，因此也無法用粒子與粒子的撞擊來解釋為什麼只有特定頻率的光能引發光電效應。粒子說無法解釋波長和頻率的原理，所以無法解釋康普頓散射光波長變長這種現象背後的原理。
康普頓效應和量子躍遷啥關係？彆著急，我們慢慢來，還有光電效應。
1887年，德國物理學家赫茲發現光束照射某些金屬表面時會使其發射出電子，這就是光電效應（Photoelectric Effect）。光電效應分兩種，一種現象發生在物體表面，稱外光電效應，發射出來的電子稱為"光電子"。還有光電導效應和阻擋層光電效應，又稱光生伏特效應。這兩種現象發生在物體內部，稱為內光電效應。
按照波動說理論，如果入射光較弱，照射的時間要長一些，金屬中的電子才能積累到足夠的能量，飛出金屬表面。可事實是，電子的產生都幾乎是瞬時的。
按照粒子說理論，增加光子的照射強度，會產生更多的光電效應。但事實並非如此，光電效應不在於光照強度，而是由入射光的頻率決定。
請注意，波動說和子說都不能自洽地解釋光電效應！！！
於是，愛因斯坦提出了一個折中方案：組成光束的每一個量子所擁有的能量等於頻率乘以普朗克常數。假若光子的頻率大於某極限頻率，則這光子擁有足夠能量來使得一個電子逃逸，造成光電效應。愛因斯坦的論述解釋了為什麼光電子的能量只與頻率有關，而與輻照度無關。雖然光束的輻照度很微弱，只要頻率足夠高，必會產生一些高能量光子來促使束縛電子逃逸。儘管光束的輻照度很強勁，假若頻率低於極限頻率，則仍舊無法給出任何高能量光子來促使束縛電子逃逸。Εk（max）=hv-W0。其中，h是普朗克常數；v是入射光子的頻率（請注意）。事實上，愛因斯坦的光電效應解釋本質上是介於粒子說和波動說之間的解釋（問題是，人們認為這是粒子說的解釋）。愛因斯坦因為"成功"的解釋了光電效應而獲得若貝爾物理獎。
量子躍遷與光電效應啥關係？彆著急，以上是理論，我們來聊聊實踐應用——紅外夜視儀和導彈紅外成像制導導引頭。
紅外夜視儀是利用光電轉換（請注意！）技術的軍用夜視儀器。它分為主動式和被動式兩種：前者用紅外探照燈照射目標，接收反射的紅外輻射形成圖像；後者不發射紅外線，依靠目標自身的紅外輻射形成 "熱圖像"，又稱為"熱像儀"。紅外成像制導導引頭和熱像儀原理類似，它們都有一個關鍵原件——紅外遙感器——焦平面探測器（FPA：focal plane array），中譯為焦平面陣列。這是一個感光元件，最初的材料是硫化鉛，現在大多使用的是銻化銦。
焦平面探測器（FPA）的焦平面上排列著感光元件陣列，從無限遠處發射的紅外線經過光學系統成像在系統焦平面的這些感光元件上，探測器將接受到光信號轉換為電信號並進行積分放大、採樣保持，通過輸出緩衝和多路傳輸系統，最終送達監視系統形成圖像。在光學領域一般用到此技術的為紅外焦平面陣列探測器。我們知道，電磁波譜中，通常把波長範圍為0. 76～1000微米這一波譜區間稱為紅外波譜區。近紅外波段主要用於光學攝影，如紅外或彩色紅外攝影，只能在白天工作；也用於多波段攝影或多波段掃描。遠紅外（ 熱紅外）由於是地物自身輻射的，主要用於夜間紅外掃描成像。簡單地說，普通家用攝像機是可見光攝像機，而這臺攝像機只能在夜間拍攝遠紅外圖像。
紅外焦平面陣列探測器（FPA）的感光原理就是光電效應，只是將可見光波段換成了紅外波段。簡單地說，遠紅外光波照射在銻化銦紅外焦平面陣列探測器（FPA）上，由遠紅外光信號轉換為電信號形成圖像。
說了這麼多，這些與量子躍遷好像沒什麼關係。彆著急！來了！
為什麼康普頓散射的波長比入射波長大呢？
很簡單！無論是粒子說的解釋，還是波動說的解釋，原子核內不同"軌道高度"的電子的波長不同，更高"軌道"的電子的波長更長。當低能級（低"軌道高度"）的電子吸收一個光子後，產生電子（量子）躍遷，這個電子的"軌道高度"升高一級，波長變長。當它釋放一個光子時，會產生向下一級的電子（量子）躍遷，它的"軌道高度"又降低一級。這是電子軌道躍遷——量子躍遷的原理，即內光電效應。
重點來了，更高"軌道高度"的電子的波長更長，所以它釋放的光子的波長也更長。因此，康普頓散射的光子波長更長。用一種邏輯完美地解釋了康普頓散射波長變長問題，也解析了內光電效應和量子躍遷效應的原理。
那麼，什麼是外光電效應呢？當原子裡最高能級的電子吸收了一個光子後，產生電子（量子）躍遷。這個電子的"軌道高度"升高一級，波長變長。但是，這已超出了原子核最大允許"軌道高度"，所以，這個電子就可以擺脫原子核的控制而飛出原子，這就是外光電效應。
波動說如何解釋量子軌道躍遷呢？很簡單，根據經典物理學的波動力學，同頻率的電磁波會干涉疊加，波長變長。如果電子是徳布羅意和薛定諤所認為的是一種環狀駐波，那麼，吸收一個同頻率的光波後，環狀電子駐波"直徑"增加，波長變長。"直徑"更大的電子波具有更大的"軌道高度"，反之亦然。當電子波的尺度超出了原子核最大允許"軌道高度"時，這個電子波就可以擺脫原子核的控制而飛出原子。相對於粒子說的解釋，波動說的解釋更能自洽。
請注意！不同材料的紅外焦平面陣列探測器（FPA）需要不同頻率的光，不同頻率的光產生不同頻率的電子。
綜上所述，量子躍遷不僅可以預測，人類早就可以掌控並應用這種電子躍遷現象了。事實就擺在桌面，為什麼人們視而不見呢？原因很簡單。因為大部分波長的電磁波無法被量子化（事實上粒子化），雖然現在連聲波都被量子化為"聲波子"，但是，大家沒有聽說過"無線電波子"、"微波子"或"無線電波子"呢？因為無線電波的波長能達到幾千公里，如何量子化？所以，波長稍長的電磁波都無法量子化！無法量子化就意味著無法自洽解釋。因此，紅外夜視儀和紅外成像制導導引頭這些應用科技粒子說的量子力學無法自洽解釋。麻煩的是，合理的解釋只有對手的波動說解釋，這不是一句波粒二象性可以敷衍得了的。
還有，目前愛因斯坦的解釋是光電效應的標準解釋，如果一個（經典物理學）波動說的解釋更能自洽，這情何以堪？怎麼辦呢？那就只好視而不見，天下太平。
這就是物理學面臨的困境，應用物理學日新月異，但是，本該引領科技進步的理論物理學卻無法解釋物質特性背後的原理，應用物理學已經把理論物理學遠遠的拋在後面。事實上，不僅在康普頓散射效應和光電效應，在所有問題上，基於粒子說的理論都無法自洽地解釋頻率、波長、干涉和衍射現象。佔據理論物理學主導地位的的理論走進一個死衚衕裡，但是，又不能承認走了這100年的彎路，那就只好繼續走下去。這就是尷尬的現狀！
《一隻大象——體系與體系的對話》
和《七堂極簡物理課》這類無立場解讀的科普書不同的是，《一隻大象——體系與體系的對話》這本書以旁觀者的角度對物理學發展史進行了重新梳理，還原了一些不為人知或被扭曲的歷史細節，提醒人們注意“證實性偏見”的危害性。受伽利略的《關於托勒密和哥白尼，兩大世界體系的對話》的啟發，這本書也借四個虛擬人物的對話來闡述四大物理理論針鋒相對的觀點。書中引用均來自權威專著，並採用頁下注，這也是能夠通過專家審稿並獲准出版的原因之一。書中還用一些通俗易懂的小寓言來解析複雜的物理理論，相對來說比較通俗易懂。這本書並非嚴謹的學術著作，僅為讀者提供一個瞭解物理學的新視角，希望能夠給喜愛物理學的同學們帶來啟發。