انقلاب كوانتومي و مباني فلسفي فيزيك جديد

انقلاب كوانتومي و مباني فلسفي فيزيك جديد

اهم مفروضات فلسفي فيزيك قرن نوزدهم:

1) واقعيتي مستقل از ما وجود دارد – اين واقعيت قابل شناخت است – وكار فيزيك شناخت اين واقعيت است آنچنان كه هست .

2) اين واقعيت فيزيكي قابل تجزيه به عناصر قابل تشخيص است و هر عنصر فيزيكي را مي توان بر حسب خواص مشخصي از قبيل جرم ، سرعت و.... توصيف كرد .

3) اشياء بزرگ مركب از اشيايي خردند و رفتار اشياء روزمره را مي توان برحسب رفتار آن اشياء خرد توضيح داد.

4) سير زماني حالات هر سيستم طوري است كه هر حالت آن از حالت بلافاصلة قبلي به طور علّي نتيجه مي شود.

5) اطلاعات ما دربارة رفتار سيستم هاي فيزيكي از طريق مشاهدة آنها به دست مي آيد و اين مشاهدات، اختلال قابل ملاحظه اي روي سيستم مورد مطالعه وارد نمي كنند و به هر حال تأثير آنها قابل محاسبه است.

6) يك جدايي واضح بين عين و ذهن وجود دارد ، و انسان صرفاً يك تماشاگر است كه واقعيت خارجي را توصيف مي كند و وجود رفتار فرايندهاي فيزيكي بستگي به مشاهدة آنها ندارد.

بطور خلاصه حرف فيزيك كلاسيك اين بود كه يك دنياي عيني خارج از ذهن ما وجود دارد و انسان قادر است تصويري مطابق با واقع از اين جهان عيني بدست آورد.

 

عناصر مهم تعبير كپنهاگي

1- كنار گذاشتن مسائل هستي شناختي : آنها خود را تنها با مسائل معرفت شناختي مشغول مي داشتند و از ورود به حوضه هاي هستي شناختي پرهيز مي كردند ،آنها معتقد بودندكه ما تنها مي توانيم با پديده هايي كه برحسب مفاهيم كلاسيك تعبير مي شوند سر وكار داشته باشيم.

2- طرد تصويرپذيري حوادث فيزيكي : يكي ديگر از ويژگي هاي انقلاب كوانتومي از دست دادن اعتماد به تصوير پذيري حوادث اتمي است نه تنها ساختارهاي اتمي قابل مشاهده و يا بيان بر حسب كيفيات محسوس نيست بلكه حتي قابل تصوير برحسب زمان و فضا و عليت نيست .

3- طرد تحويل پذيري سيستمهاي كوانتومي : در فيزيك جديد براي فهم يك پديده كافي است آن را به اجزايش تجزيه كنيم قوانين حاكم بر كل نتيجه قوانين حاكم بر اجزاء است وكل واقعيتي مازاد بر اجزايش ندارد اين ديدگاه به تحويل گرايي يا وحدت علم موسوم است.

اين ديدگاه در فيزيك جديد از جهات مختلف مورد تعارض قرار گرفت.

1- 1 در فيزيك جديد به مواردي بر مي خوريم كه نشان مي دهند كل بيش از اجزاء را در بردارد.

2- 1 بعضي از تحولات فيزيك حاكي از اين هستند كه جهان در سطوحي با مراتب مختلف تشكيل شده است هرسطح قوانين بنيادي و هستي شناسي خودش را دارد.

3- 1 كارا نبودن برنامة تحويل گرايي مطرح شده خصوصاً در مورد سيستم هاي پيچيده كه يكي از ويژگي هاي مهم آن اين است كه در مقياسهاي مختلف پديده هاي جديدي را از خود بروز مي دهند.

4- 1 قضية بل به اعتبار تحويل گرايي خدشه وارد كرد يك فرض رايج در علم اين است كه ما مي توانيم آنچه را كه در فضاهاي دور رخ مي دهد مطالعه كنيم نضرية كوانتوم اين فرض را بهم مي زند.

5- 1 مطلب ديگركه به تحويل گرايي خلل وارد مي كند « قضيه نا تماميت گودل » است كه حاكي از اين است كه يك كل رياضي بيش از جمع اجزاء آن است .

 

  حاكميت پوزيتويسم بر افكار فيزيكدانان :

پوزيتويسم حاكم بر ذهن اكثر فيزيكدانان عصرما نتيجه حاكميت مكتب كپنهاگي است كه خود متأثر از پوزيتويسم حاكم در اوايل قرن 20 بود حرف پوزيتويستها اين بود كه :

الف) نظريه ها قابل اعتماد نيستند مگر اينكه روي مباني تجربي بنا شوند.

ب) يك نظريه بايد طوري دقيق فرمول بندي شود كه نتايج تجربي آن بدون ابهام باشد.

 

5) طرد موجبيت ( دترمينيسم ) :

منظور از موجبيت اين است كه هرحادثه علتي دارد ( اصل عليّت ) گاهي نيز به معناي قابليت پيش بيني بكار رفته است، فيزيكدانان ابتدا عليت را معادل قانونمند بودن مي گرفتند بعد ماخ و همفكرانش خواستند تز متافيزيكي علت معلول را با مفهوم رياضي تابع جايگزين كنند و لذا عليت معادل با شرط لازم و كافي براي تعيين دقيق آينده گرفتند ( انديشه لاپلاس ) و براي اين منظور كلمه دترمي نيسم را بكار بردند بعداً عليت حتي به مفاهيمي محدودتر بكار مي رفت يعني معادل با صدق قوانين مكانيك يا بقاء انرژي و مومنتوم يا تصويرپذيري در فضا و زمان يا توصيف معادلات ديفرانسيل و غيره.

 

6) حاكميت ايدآليسم بر تفكر فيزيكدانان :

تا قبل از ظهور مكانيك كوانتومي فيزيك ، وجود جهان خارجي مستقل از ذهن انساني را مفروض مي گرفت وظيفه خود را توضيح ماهيت آن مي دانست اين ديدگاه رئاليسم كلاسيك نام دارد.

اين ديدگاه مبتني بر دو فرض است :

 الف ) نظم مشاهده شده حاكي از واقعيتي است مستقل از ناظر انساني و وجودش مستقل از وجود ماست .

ب ) تحقيقات علمي مي تواند اين جهان عيني را براي ما قابل درك سازد و در واقع هدف علم كشف واقعيت اين جهان خارجي است .

عده اي از دانشمندان ضمن قبول يك جهان عيني مستقل از ذهن انسانها معتقدند كه بايد بين واقعيت عيني كه مستقل از هر نظريه اي است و نظريه اي كه مي كوشد آن را كاملاً به شكل صحيح بحساب آورد فرق بگذاريم كه به اين رئاليسم انتقادي مي گويند.

در مقابل رئاليسم ، ايدآليسم قرار دارد كه معتقدند شعوربر واقعيت اولي است وجهان خارجي به وسيلة شعور تعيين مي شود .

پراگماتيسم صحبت از جهان في الوقوع جدا از فعاليتهاي جامعه علمي را بي معني مي شمارد و براي ايدة جهان في الوقوع ، حقيقت براي ما را مطرح مي كند.

مكتب كپنهاگي رئاليسم كلاسيك را كنار گذاشت و بيان نمود كه نبايد به دنبال توضيح اشياء باشيم بلكه بايد به تئوري هايي كه نتايجشان با مشاهدات تطبيق مي كند قانع باشيم .

اما دليل ترك رئاليسم كلاسيك براي همه يكي نبود كه آن دلايل عبارتند از :

1) برخي اصلاً منكر يك واقعيت عيني مستقل از ذهن انسان شدند.

2) برخي هم گفتند كه جهان كوانتومي جهاني نيست كه بتوان آن را تصور كرد يا بتوان طرح جامعي از آن ارائه داد اصلاً جهان را نمي توان بر اساس اشياء مادي تصور كرد بلكه فقط به وسيلة يك فكر رياضي مي توان فهميد.

 

7) طرح منطق كوانتومي :

برخي از پيروان مكتب كپنهاگي كوشيده اند از مشكلات تعبيري مكانيك كوانتوم را با توسل به نوع جديدي از منطق حل كنند اينها مي گويند كه جهان ازيك منطق غير انساني تبعيت مي كند و بنابراين ما بايد براي توجيه حقايق كوانتومي نحوة استدلالمان را تغيير دهيم مثلاً در حدود 2000 سال هندسة اقليدسي بكار مي رفت اما بعداً معلوم شد كه هندسه جهان نا اقليدسي است . 

 

 

 

 منبع :     http://jizingholi.blogfa.com/8902.aspx

 

 

چند روز قبل وحید یه مستند از صادق هدایت اورد با هم دیدیم . خوشم اومد

خصوصا از مطالبی که از قول خود هدایت میگفت ، نمی دونم چرا از کتابای صادق هدایت خیلی خوشم نیومده

حتی اون یکی دوتایی هم که خوندم اصلا اسمشونو یادم نیست .

گفتم شاید این بار یه کتاب مشهورشو بخونم که بعدا حد اقل اسمش یادم بیاد .

«من همان قدر از شرح حال خودم رم می‌کنم که در  مقابل تبلیغات امریکایی مآبانه. آیا دانستن تاریخ  تولدم به درد چه‌کسی می‌خورد؟ اگر برای استخراج  زایچه‌ام است، این مطلب فقط باید طرف توجه خودم  باشد گرچه از شما چه پنهان، بارها از منجمین  مشورت کرده‌ام اما پیش بینی آن‌ها هیچ وقت  حقیقت نداشته. اگر برای علاقهٔ خوانندگانست باید  اول مراجعه به آراء عمومی آن‌ها کرد چون اگر خودم  پیش‌دستی بکنم مثل این است که برای جزییات احمقانهٔ زندگیم قدر و قیمتی قایل شده باشم به علاوه خیلی از جزییات است که همیشه انسان سعی می‌کند از دریچهٔ چشم دیگران خودش را قضاوت بکند و از این جهت مراجعه به عقیدهٔ خود آن‌ها مناسب‌تر خواهد بود مثلا اندازهٔ اندامم را خیاطی که برایم لباس دوخته بهتر می‌داند و پینه‌دوز سر گذر هم بهتر می‌داند که کفش من از کدام طرف ساییده می‌شود. این توضیحات همیشه مرا به یاد بازار چارپایان می‌اندازد که یابوی پیری را در معرض فروش می‌گذارند و برای جلب مشتری به صدای بلند جزییاتی از سن و خصایل و عیوبش نقل می‌کنند. از این گذشته، شرح حال من هیچ نکتهٔ برجسته‌ای در بر ندارد نه پیش‌آمد قابل‌توجهی در آن رخ داده نه عنوانی داشته‌ام نه دیپلم مهمی در دست دارم و نه در مدرسه شاگرد درخشانی بوده‌ام بلکه برعکس همیشه با عدم موفقیت رو به رو شده‌ام. در اداراتی که کار کرده‌ام همیشه عضو مبهم و گمنامی بوده‌ام و رؤسایم از من دل خونی داشته‌اند به طوری که هر وقت استعفا داده‌ام با شادی هذیان‌آوری پذیرفته شده‌است روی هم رفته موجود وازدهٔ بی‌مصرف قضاوت محیط دربارهٔ من می‌باشد و شاید هم حقیقت در همین باشد.»

«آن‌چه که زندگی بوده‌است از دست داده‌ام، گذاشتم و خواستم از دستم برود و بعد از آنکه من رفتم، به درک، می‌خواهد کسی کاغذپاره‌های مرا بخواند، می‌خواهد هفتاد سال سیاه هم نخواند، من فقط برای این احتیاج به نوشتن که عجالتا برایم ضروری شده‌است می‌نویسم.»

اصل عدم قطعیت

ماهیت دوگانه موجی ذره ای هم برای تابش و هم برای ماده وجود دارد و ما نمی توانیم همزمان به کمک یک آزمایش هم ماهیت ذره ای وهم ماهیت موجی یک تابش یاذره مادی رااندازه بگیریم گرچه به سادگی باصرفنظر کردن از یک خاصیت تابش یا ذره مادی می توان خاصیت دیگر آن را به دقت سنجید

اصل عدم قطعیت( Uncertainty principle):

پلانک و اینشتین به اندازه کافی موجب سردرگمی دانشمندان شده بودنند دانشمندانی که سالیان سال نور را در قالب یک موج می دیدند و با این موج هر کاری که می خواستند انجام میدانند حال اگر این موج از عهده حل معمای تابش جسم سیاه و اثر فوتوالکتریک برنمی آید نیاید اینها چیزهایی نبودند که ستونهای مستحکم دیدگاه موجی نور (تابش) را درهم بریزند ولی شاید دهه بیست قرن گذشته را بتوان زلزله بار ترین سالیان عمر فیزیک دانست در این دهه بود که مکانیک موجی و ماتریسی شرودینگر و هایزنبرگ شکل گرفت و طومار جبر نیوتنی درهم نوردیده شد اصل عدم قطعیت مانند شبحی خواب خوش دانشمندانی چون اینشتین و همکفرانش را آشفته ساخت و ابرهای تیره که بر زوایای پنهان دینای زیر اتمی سایه افکنده بود آرام آرام جای خود را به روشنای آمار و احتمالات سپردنند هر چند که این مبحث جدید از انحرافات چشمگیری نسبت به اصول عقل سلیم برخوردار بود ولی نتایج آن به طرز جالبی با واقعیت ها مطابقت داشت به طوری که اینشتین با تمام مخالفت های بنیادی که با این رویکرد جدید علمی داشت بارها به توانمندی عملی آن اقرار نمود.

گفتیم که ماهیت دوگانه موجی ذره ای هم برای تابش و هم برای ماده وجود دارد این موضوع یعنی دوگانگی موجی –ذره ای Wave particle duality تابش های الکترومغناطیس و ماده موجب شده است تا با تدبیرزیرکانه هایزنبرگ اصل عدم قطعیت برمبنای آن شکل بگیرید و باب جدیدی را بردنیای زیر اتمی را بگشاید.

سال ۱۹۲۶ سال تعیین کننده برای مکانیک کوانتومی بود اروین شرودینگر با طرح مکانیک موجی خود و ورنرهایزنبرگ با ارائه مکانیک ماتریسی سنگ بنای این علم نوین را بنا نهادنند، شرودینگر با تدوین مکانیک موجی توانست تابع موج یک ذره مانند الکترون را به کمک معادله خود مشخص کند این تابع موج تا حدود زیادی از اصل موجبیت یا جبر نیوتونی پیروی می کرد. معادله شرودینگر که برای تعیین رفتار موجی ذره درنظر گرفته شد معجونی از فیزیک کلاسیک ونظریه های جدید (که صحت آنها به کمک آزمایش تایید گردید) بود نیوتون و ماکسول تنها برای مسائلی که مشاهده می شدند قانون وضع نمودنند و این قوانین به خوبی کار خود را انجام میدادند شرودینگر نیز با استفاده از مفاهیم جدید و تازه کشف شده و با ترکیب آنها با یافته های پیشین توانست یک قالب به صورتیکه ناقص اصل علیت نباشد برای آنها تدوین نماید  . ولی این هایزنبرگ بود که به کلی بنیان این اصل را درهم ریخت و رابطه علت و معلولی را که پیش از این برای رویدادهای فیزیکی تدوین شده بود به عدم قطعیت و تردید مبدل نمود.

اصل عدم قطعیت یکی از جنجالی ترین اصول مکانیک کوانتومی است این اصل بیان میدارد تعین دقیق مکان و تکانه (اندازه حرکت) یک ذره به طور همزمان غیر ممکن است و حاصل ضرب این عدم قطعیت ها در مکان و اندازه حرکت ذره همواره کمتر یا مساوی۳۴ ^۱۰*۰۵/۱ ژول ثانیه است.

[ فرض کنید می خواهیم سرعت حرکت یک الکترون و جای آن را در یک لحظه معین در اطراف هسته حساب کنیم برای این کار باید قادر به دیدن الکترون باشیم اگر دستگاهی بتواند قدرت دید ما ر ا تا حد دیدن یک الکترون بالا ببرد در این صورت برای تشخیص دقیق مکان الکترون باید پرتو نوری را با طول موج کوتاهتر به آن بتابانیم و چون برخورد این پرتو به الکترون باعث انتقال انرژی به آن می شود این انرژی منتقل شده سرعت حرکت الکترون را افزایش می دهد و ما برای تعیین سرعت الکترون و بدنبال آن برای تعین تکانه آن با یک عدم قطعیتی مواجه می شویم برای اینکه این عدم قطعیت را به حداقل کاهش دهیم باید پرتوی نوری که برای تشخیص مکان الکترون بکار می بریم از انرژی کمتری (طول موج بیشتری) برخوردار باشد..این کاهش انرژی پرتو نور سبب ایجاد یک عدم قطعیتی در تعیین مکان الکترون می شود که با کاهش انرژی پرتو نور این عدم قطعیت در مکان الکترون افزایش می یابد( هرچه طول موج نور تابیده شده به یک جسم کوتاهتر باشد جزئیات آن جسم بهتر مشخص می شود.) وما قادر نخواهیم بود با دقت مورد علاقه مان جای الکترون را در یک محدوده معین از فضای اطراف هسته معین سازیم. اصل عدم قطعیت نه تنها تعیین همزمان مکان و تکانه ذره را با دقت نامحدود غیرممکن می سازد بلکه تعیین همزمان انرژی و مختصه زمان ذره را نیز با دقت نامحدود محال می داند.]

کوانتم - قسمت سوم

تسليم رسمي كوانتوم به علم فيزيك با چيزي به نام « فاجعه ي بنفش » رابطه دارد . فاجعه ي بنفش به طور خلاصه چنين است : اگر كسي محاسبه كند كه جسمي چگونه پس از گرم شدن برافروخته مي شود ، به فرمولي رياضي دست مي يابد كه حاكي از تمام انرژي است كه مدت ها پيش در روند تابش ازماده خارج شده است .
در واقع در مورد نور كم بسامد نتايج خوبي هم به بار آوردند . در مورد نور پربسامد بود كه اين فرمول به فاجعه ي موهوم پرهياهو و با آوازه اي كشيده شد . مسير ديگر حمله به مسئله ي جسم تابان ، به فرمول رياضي ديگري انجاميد ، كه به طور موفقيت آميزي از فاجعه ي بنفش دوري مي جست ، و با تجربه ي نور پربسامد سازگاري فوق العاده داشت .

 خلاصه ، هنگامي كه ماكس پلانك ، استاد فيزيك نظري دانشگاه برلين ، سلسله پژوهش هاي تعيين كننده ي خود را آغاز كرد ، چگونگي امر در اين حوزه ي علم بدين منوال بود . او تأثير راه هاي گوناگون كاربرد نا مطلوب اين دو فرمول ناقص را آزمود تا اين كه در سال 1900 به فرمول رياضي منحصر به فردي برخورد كرد كه براي بسامده هاي پايين ، درست مثل اولي بود و براي بسامد هاي بالا ، كاملاً به دومي شباهت داشت سازگاري اين فرمول جديد ( به نام فرمول تابش ) با آزمايش فوق العاده عالي بود .

اما نتایج چندان هم دور از انتظار نبود  و او را قانع نمی کرد  . پلانك روي هم رفته ، براي اين كار خود كه همانا يافتن نوعي توجيه نظري براي فرمولي بود كه اين طور ساده طرح كرده بود ، زياد هم از آمادگي دور نبود . پژوهش هاي طولاني و ناتمام ، اين تصور را براي او پيش آورد كه تنها يك چيز جدي مي تواند نويد رهايي از اين بن بست را بدهد . او با چنان تمركز ذهني شديدي در زمينه ي اين مسئله به كار پرداخت كه تنها چند هفته اي سپري نشده بود كه پاسخ را يافت ؛ پاسخش چندان بدعت گذارانه بود كه هفده سال پرماجرا و حادثه گذشت تا به ربودن جايزه ي نوبل موفق شد .

پلانك حتي پيش از سال 1900 نشان داده بود كه در راستاي اهداف خاصش مي تواتند توده اي ماده را از طريق ذرات بي شماري كه با رفتاري موزون به بالا و پايين موج بر مي دارد ، نمايش دهد . برخي از آن ها به سرعت موج مي زدند و پاره اي آهسته تر . تمام بسامد هاي نوسان گنجانده مي شدند . پلانك اين ها را كه كار ساده اي انجام مي دادند نوسانگر ناميد ، كه انرژي گرمايي و نوراني را از طريق نوسان شديد جذب مي كردند و مجدداً با فراهم آوردن امكان فرونشست شديد و ناگهاني ، اين انرژي را پس مي راند . رفتارشان كاملاً به تاب خوردن كودكان ، كه كسي آن ها را با نوسان دم افزايي هل بدهد ، شبيه بود ؛ مي توانستند انرژي را چنان در خود نگه دارند كه اسفنج ، آب را . 

توده ي ماده ، از طريق گرم شدن انرژي جذب مي كند .از آن جا كه او به تغييرات آرام مقدار انرژي جذب شده و گسيل شده مي پرداخت  ، براي توصيف اين تغيير تدبيري انديشيد كه بر پايه ي آن ، تغييرات آرام جاي خود را به تغييرات تضاريستي ( پله ای ) مي سپرد كه او مي توانست آن ها را محاسبه كند . اوهمان طور كه انتظار داشت ، دريافت اگر تضاريست هاي انرژي را به روش متداول هموار كند ، مستقيماً به فاجعه ي بنفش باز مي گردد . پلانك از همان آغاز آماده بود كه هر فرصت معقولي را براي دريافت پاسخ درست ، غنيمت بشمارد  . اگر مي توانست خود را تا آن جا بكشاند كه با افكار هموار شدن تضاريست هاي انرژي با يكي از مقدس ترين سنت هاي فيزيك نظري درافتد  ، مي توانست روشي را بيابد كه او را به پاسخي موافق با آزمايش برساند .
 اما چنين ايده اي سرشار از خيال پردازي بود ؛ درست مثل اين كه كسي بگويد يك تاب مي تواند با دامنه اي يك متري ، يا دومتري ، يا سه متري ، يا چهارمتري ، و الي آخر ، نوسان كند ، اما نه با دامنه هايي مثلاً يك و يك چهارم متري ، يا مقدار ديگري بين اين اعداد . اگر پلانك مقرر مي داشت انرژي بايد در پيمانه هاي منظم رها شود ، پس مي توانست گامي به پيش بردارد و بسامد هاي بالاي متمرد را با صدور حكمي به مجازات برساند تا آن ها در پيمانه هايي گردآيند كه از بسامد هاي پايين خيلي بزرگ تر باشند . پلانك با سود جستن از يك كلمه ي مناسب ، كه از پيش حتي در نوشتارهاي علمي و در حوزه هاي ديگر عملاً شناخته شده بود ، اين پيمانه يا سهميه را كوانتوم انرژي ناميد .
او با وارد كردن كميت ويژه اي با نماد h ، اين فرمول مشهور و از ديدگاه اتمي انفجار آميز را بيان كرد

 :  h   بسامد =كوانتوم انرژي
 كميت بنيادي h را كه پلانك عرضه كرد ، امروزه ثابت پلانك مي نامند و پرچم مباهات فيزيك جديد و نماد اصلي مبارزه طلبي عليه آن نظام كهن است  مقدار اين كميت فقط عبارت بود از : 0,000,000,000,000,000,000,000,000,006,6…  
 معني كوچك بودن فوق العاده ي h اين است كه تضاريست هاي انرژي خيلي ضعيف اند . پلانك به هيچ وجه خشنود نبود . عجيب نيست كه او سال ها براي اصلاح نظريه ي خود تلاش كرده باشد ، تا ببيند كه آيا مي تواند بدون قرباني كردن جواب ، اين تضاريس ها را همواركند . اما همه چيز بر وفق مراد بود . اين تضاريس ها وجود داشتند . انرژي به شكل پيمانه جذب مي شد .

چهارسال از زندگي لرزان و مردد ايده ي پلانك مي گذشت ، و در اين مدت پدر تقريباً فرزند خود را ترك گفته بود ؛ تا اين كه در سال 1905 منشي اداره ي ثبت اختراعات سوئيس در برلن مطالبي خطير و گستاخانه ابراز داشت كه باعث شد ابداع پلانك زندگي از سر گيرد و توانا و مطمئن ، در سال 1913 ، در مسير برخورد محتومش با بور قرارگيرد .
نام اين شخص آلبرت اينشتين بود از نظر اينشتين ايده ي پلانك حتي از آن كه خود پلانك جسارت ورزيده و به تصور آورده بود ، انقلابي تر بود . بنابر نظرپلانك ، انرژي تنها به شكل بسته هايي وارد ماده مي شود ؛ و بيرون از ماده ، همان جا كه به شكل تابش در مي آيد ، بايد از قوانيني كه ماكسول بنياد نهاد پيروي كند . اما اينشتين نشان داد كه اين دو ايده معادل يكديگر نيستند ، و در جاي ديگر نشان داد كه اگر تابش نيز از بسته هايي تشكيل يافته باشد ، اين توازن وجود خواهد داشت . آيا به اين معني نبود كه پلانك تازه به دوران رسيده با اصول پا بر جاي ماكسول به منازعه برخاسته است ؟ اين كار جسارت و بينش ژرف اينشتين جوان را طلب مي كرد كه فرياد سر دهد آن كه با پلانك سر ستيز دارد ، كسي جز ماكسول نيست. اكنون اينشتين با گريز از موضوع ، اصرارمي كرد كه كوانتوم انرژي ، به جاي آن كه صرفاً رفتاري شبيه يك موج داشته باشد تا در معادلات ماكسول صدق كند ، بايد به نحوي شبيه يك ذره ، يك ذره ي نور ، كه ما آن را فوتون مي ناميم، رفتار كند .

اين طرحي انقلابي بود . اما اينشتين برگ هاي برنده اي در دست داشت ، كه قاطع تر از همه ي آن ها پديده اي بود كه هرتز در حدود بيست سال پيش متوجه آن شده بود .

تامسون در انگلستان الكترون را كشف كرده بود ، ولنارد كه در آلمان زير نظر هرتز كار كرده بود ، با نشان دادن اين كه نور فرابنفش مي تواند الكترون ها را از سطوح فلزي تبخير كند ، مانند پرتو خورشيد كه آب سطح اقيانوس را بخار كند ، ساز و كار پديده ي هرتز را پي گيري كرده بود . و همين تبخير ،  كه اكنون اثر فوتو الكتريك ناميده مي شود ، بود كه باعث مي شد جرقه ها آزادانه تر به حلقه ي هرتز وارد شوند . 

 تصور اينشتين بسيار شگفت بود. اين تصور از هر لحاظ به معني بازگشت به نظريه ي ذره اي قديمي نيوتون بود. حتي تپش هاي نيوتوني، با ايفاي نقشي اساسي در اين تصور حضور داشتند. زيرا آهنگ همين تپش ها در نظريه ي ذره اي به مثابه ي بسامد نور بود، و بسامد در اين جا بايد نقشي دوگانه باز مي كرد. نه تنها بايد رنگ فوتون را تميز پذير كنند، بلكه بنا بر قاعده ي پلانك، بايد انرژي آن را نيز تعيين كنند.

     اما چه كسي بود كه بتواند چنين نظريه ي خيال پردازانه اي را باور كند؟ آيا نظريه ي ذره اي را، يك صد سال پيش، با دلايلي بسيار قاطع، از ميان نرانده بودند، و آيا نظريه ي موجي از طريق دو خط پژوهشي مستقل وارد صحنه نشده بود ؟ نظريه ي ذره اي چگونه توانست اين اميد را در دل باور كند كه از پيروز هاي بي چون و چراي نظريه ي موجي براي خود نسخه اي بدلي بسازد. وانگهي، اين منشي اداره ثبت اختراعات چه كسي بود؟ او حتي استاد دانشگاه هم نبود. باز گشت به چيزي شبيه به نظريه ي ذره اي بايد در حكم پذيرش اين مطلب باشد كه نظريه ي قانع كننده و كاملاً تأييد شده ي پديده هاي الكترومقناطيسي از پايه نادرست است. با همه ي اين ها اينشتين در واقع نه خوش دلانه و ابهام آميز، بلكه دقيقاً و به طور كلي، در پي انديشه هاي ژرف واستدلالي توانا، چنين طرحي را پيشنهاد كرد.
اما آيا اين پيشنهاد تا آن حد هم جدي بود ؟ به مدتي بيش از يك قرن همه ي آزمايش ها نظريه ي ذره اي را انكار كرده بودند. اما آيا رويداد هايي مانند فاجعه ي بنفش دسته كم نشان نداده بودند كه نظريه ي ماكسول نيز با دردسر مواجه شده است ؟ روي هم رفته، حتي در آغاز كار، در واقع اين جنگ خيلي هم نا برابر نبود.
 اولين بار پلانك اين منازعه را به راه انداخته بود. اينشتين در مدت كوتاهي چيز هاي پردردسري براي نظريه ي موجي به وجود آورد اما آن چه كه برتر از همه باقي ماند توضيحي بود كه اينشتين براي اثر فوتو الكتريك ارائه داد.
در ابتداي امر ، در خصوص اثر فوتو الكتريك چيز خارق العاده و تقريباً معجزه آسايي وجود دارد . با وجود اين حتي از ديدگاه نظريه ي ماكسول طبيعي است كه نور بايد بر الكترون ها نيرو وارد آورد ، زيرا ماكسول نشان داد نور الكترومغناطيسي است ، و يك موج الكترومغناطيسي مسلماً بر ذره اي ذاتاً الكتريكي مانند الكترون ، تأثير مي گذارد . بنابر اين هيچ چيز شگفت انگيزي درباره ي صِرف وجود اثر فوتوالكتريك وجود نداشت . چيزي كه نظريه ي موجي را پريشان كرد اين موضوع نبود . شگفتي وقتي رخ نمود كه از سرعت الكترون هايي كه از فلز جدا مي شدند اندازه گيري هاي دقيقي به عمل آمد . اگر مي شد به نظريه ي ماكسول اتكا كرد ، بايد به ازاي افزايش شدت ، يا مقدار نور ، سرعت الكترون ها نيز افزايش مي يافت . اما آزمايشگران چيز ديگري يافتند . سرعت به همان مقدار قبلي باقي مي ماند . آن چه افزايش مي يافت شمار الكترون ها بود .آزمايش هاي بعدي كه در سال 1915 در امريكا به پژوهش هاي كلاسيك ميليكان منجر شدند ، فرمول اينشتين را با چنان دقت و كمالي به اثبات رساندند كه در زمينه ي تأييد يك نظريه ي علمي ، فقط تأييد نظريه ي موجي ماكسول به وسيله ي هرتز با آن قابل مقايسه است ! ماجراي جالب اين است كه همين اينشتين بود كه نظريه ي گرانش نيوتون را به اعتبار نظريه ي نسبيت عام خود ويران كرد ، بله هم او بود كه با نظريه ي فوتون هاي خود در احياي نظريه ي نور نيوتون نقشي چنين مهم ايفا كرد .  به محض آن كه مفهوم فوتون تأييد شد ، با كمال شگفتي دريافتند كه بسياري از پديده هاي خيلي مشهور اما كم اهميت تر ، كه از ديدگاه ماكسولي نمي شد آن ها را درك كرد ، برطبق ايده ي جديد كامل و دقيق اند . اينشتين و شاگردانش براي تدارك حملات خود ، از حوزه هاي گوناگوني هم چون فوتولومينسان ، گرماي ويژه ، و حتي فوتو شيمي ، مهمات فراهم آوردند . با هر گام پيش روي ثابت مي شد كه فوتون براي مسائلي كه از طريق مسئله ي موجي حل نشده باقي مانده ، رهگشاي بسيار ساده اي است . سرانجام در سال 1921 اينشتين جايزه ي نوبل را دريافت كرد ؛ اين جايزه اصلاً نه به خاطر نظريه ي نسبيت ، بلكه يه طور كلي به پاس خدمات او به فيزيك نظري ، و به ويژه به خاطر نظريه ي فوتوالكتريكش ، به او اهدا شد .

موج يا ذره ؟
     در قرن هفدهم نظريه ي ذره اي نور ، دست بالا را داشت . يكصد سال بعد بود كه نظريه ي موجي نور با آن به جدال برخاست . البته درقرن نوزدهم ، وصلت موج و نظريه ي الكترومغناطيسي ماكسول چنان باشكوه بود كه ذره احساس كرد بايد براي هميشه از بازيابي عظمت گذشته قطع اميد كند ، اما طلوع قرن بيستم شاهد تحول ديگري بود .
با اين همه ، موج در موضع دفاعي خوبي بود ، و ذره ي تجديدحيات يافته ، در عوض پيروزي سريع و قطعي ، تنها موفق شد فيزيك را درگير جنگ داخلي كند كه بيش تر از يك ربع قرن به درازا بكشد و چنان به سرعت گسترش يابد كه وقتي در سال 1927 آتش بس اعلام شد ، تمامي دانش فيزيكي به طور گريز ناپذيري درگير آن شده بود .
از تداخل امواج بهره گرفتند تا توضيح دهند چگونه دانشمندان مي توانند از دو باريكه ي نور، نه روشنايي بيشتر ، بلكه تاريكي به وجود آورند . نورفرابنفش ، الكترون هاي موجود در همه ي سطح فلز را يكباره بيرون نمي اندازد . اين نور آن ها را از اين جا و آن جا ، بدون هيچ گونه نظم يا يكنواختي ، به بيرون پرتاب نمي كند ، بلكه ميانگيني از آن ها را به بيرون مي اندازد . آيا موج مي تواند عامل بيرون راندن هاي اتفاقي الكترون باشد ؟ در اين جا امكاني براي پديد آمدن نقش هاي تداخلي وجود ندارد ، زيرا يكنواختي هرچيزي به صورت ميانگيني است . مطمئناً فقط ذراتي مي توانند موجب چنين آثار اتفاقي و پراكنده اي باشند كه از روي بي دقتي و سهل انگاري نشانه گيري شده باشند . مطمئناً نور از ذرات تشكيل شده است . اگر هم هنوز در این باره تردیدی وجود داشته باشد می توان مدرک نور خیلی ضعیف را ارایه کرد ؛ فرض کنید نور موجی است در این صورت می توان شدت آن را کاهش داد به گونه ای که برای کندن یک الکترون از سطح نیم ساعت وقت لازم باشد و پس از خمع شدن انرژی کافی الکترون ها ناگهان شروع به پریدن کنند . اما چنين چيزي عملاً اتفاق نمي افتد .از همان ابتدا و پیش از آنکه امواج فرصتی بیابند که انرژی انتقال دهند ، کنده شدن الکترون ها آغاز می شود ، و وقتی نور ضعیف باشد به همان میزان پراکندگی الکترون آزاد شده بیشتر است .

در سال 1911 ، ويلسون ، فيزيكدان انگليسي ، پس از يازده سال تحقيق ، وسيله ي بسيار پر ارزشي اختراع كرد . اين وسيله اتاقك ابري بود كه مسير الكترون هاي منفرد با ساير ذرات بارداري را كه از داخلش مي گذشتند ، رؤيت پذير مي كرد . كامپتون ، فيزيكدان امريكايي ، در سال 1923 آزمايشي بنيادي انجام داد كه مي توان آن را فقط بر مبناي اين نظريه تفسير كرد كه نور الكترون ها را وامي جهاند ؛ مانند گوي بيلياردي كه گوي ديگري را وا مي جهاند . البته ، اين آزمايش در مقابله با نظريه ي موجي نقش تعيين كننده اي داشت ، و دو سال بعد ، همان وقتي كامپتون و سايمون به اتفاق هم كار مي كردند ، او موفق شد در يك اتاقك ابر اثر برخورد هاي منفرد را در اين بازي گوي هاي كيهاني مشاهده كند . رد الكترون ها مستقيماً قابل مشاهده بود ، و مي شد مسير فوتون ها را از مواضع زوج الكترون هايي كه متوالياً به هم برخورد مي كردند ، استنباط كرد . اين آزمايش هاي گوناگون ترديدي باقي نگذاشت كه فوتون ها دقيقاً مطابق قوانين رياضي برخورد ، الكترون ها را وامي جهانند. پس ، مطمئناً نور بايد از ذره تشكيل شده باشد . و به خاطر همين توضيح روشن حقيقت بود كه كامپتون و ويلسون با همديگر در جايزه ي نوبل سال 1928 شريك شدند .     

اكنون فيزيك با موقعيتي كاملاً جديد روبه رو بود . موجودي واحد ، نور ، هم موج بود و هم ذره . اصلاً چگونه مي توانستند اندازه و شكل ويژه ي آن را به تصور آورند؟ براي اين كه تداخل را پديد آورد منتشر مي شود ، اما براي واجهانيدن الكترون ها بايد دقيقاً جاي گزيده باشد . اين يك معضل بنيادي بود و وقفه در نبرد فوتون – موج به اين معني بود كه اين موضوع بايد به صورت معما باقي بماند تا روح فيزيك دان واقعي را آزار دهد .