經典物理學到19世紀末已經集其大成，有的物理學家甚至感嘆自己將要沒什麼事情可乾了。然而剛一進入20世紀，經典物理學這個貴族之家，就出了一個名叫「量子力學」的逆子，才二十幾年工夫就將經典物理學搞得家煩宅亂。在這個過程中，一個現實中的法國貴族起了關鍵作用。
經典物理學家族的逆子
有一種說法認為，量子力學誕生於1900年12月17日——德國物理學家普朗克（Max Planck）在柏林科學院物理學會做了一次關於熱輻射理論的報告，這天後來就被人們視為量子力學的誕辰。
普朗克提出，在熱輻射中，能量不是像人們慣常想像的那樣以連續的形態輸出，而是以一小包一小包的形態輸出。這一小包一小包的能量被稱為「能量子」，通常由「普朗克常數」來表征。「量子」的概念由此誕生——經典物理學世界中的連續性被破壞了。
不過當時科學界對普朗克的報告反應並不熱烈，畢竟人們（包括普朗克本人）還完全無法想像量子力學會弄出多大麻煩。但這個逆子長到五歲那年，又出了一件和量子力學有關的大事。
這年是1905年，還有一個響亮的名字——「愛因斯坦奇蹟年」。在這一年，專利局小職員愛因斯坦一下發表了五篇物理學論文，狹義相對論就是在這年創立的。愛因斯坦沒有因為相對論而獲得諾貝爾物理學獎，但以「光電效應」給了他一個獎（1921年），「光電效應」是他1905年另一篇論文的主題。
愛因斯坦提出了「光量子」的概念，他認為光無非就是一束「能量子」形成的流，而同一波長的所有量子都攜帶著同樣的能量。這些「光量子」後來就得名「光子」。這種觀念和普朗克的「量子」異曲同工，又一次破壞了經典物理學世界的和諧安寧——其實光的微粒說之前就有了，但麥克斯韋（J. C. Maxwell）的電磁理論將光視為一種波，並且在理論和實驗上都取得了完美的證明（理論物理「四大力學」中的「電動力學」就包括電磁波的系統理論），微粒說已被放棄許久了。而現在完美的電磁理論竟然無法解釋光電效應。
愛因斯坦因此主張用「光的波粒二象性」來解釋光電效應，光的微粒說再次復活，光的本質再次成為未解之謎。物理學家們為光是粒子還是波，以及如何理解光的本質，喋喋不休爭論了20年，沒想到在1924年，他們迎來了量子力學的成人禮。
這年英國《哲學雜誌》9月號上，發表了法國人德布羅意（L. V. De Broglie）的一篇文章，德布羅意提出了「物質波」的概念。這個概念是如此的石破天驚，如此的難以理解，所以有時候人們索性就稱之為「德布羅意波」。
所謂「物質波」，簡單粗暴地說就是「世間萬物只要運動就會產生波」，它有一個十分簡單的關係：當物體靜止時，波長就變成無窮大，而無窮大的波長當然意味著波的消失。
按照德布羅意的想法，物質波就好比一個粒子在衝浪——粒子坐在波上隨波奔馳，而波是粒子自身產生出來的。換句話說，就是「粒子騎在自己的波上」，這真是一種難以理解的滑稽而怪誕的意象，被一些人戲稱為「半人半馬的怪物」，但用來說明「光的波粒二象性」倒似乎又言之成理。
現實生活中的法國貴族
德布羅意出身法國貴族，布羅意公爵的貴族身份至少可以上溯到1740年，傳到他已經是第七代。這個家族還被奧地利授予「親王」頭銜，因此德布羅意在1960年承襲了公爵和親王兩個貴族頭銜。他1987年逝世於巴黎，享年95歲。
德布羅意大學念的是索邦神學院（今巴黎大學前身），本來學的是歷史，但後來受其兄影響，改念物理。在一些傳記作者筆下，德布羅意「留著精心修剪過的小鬍子，一副無精打采的樣子」，服飾講究，「身上每一絲每一毫都是純正的法國貴族范兒」。
1923年德布羅意發表了3篇關於光量子的論文，1924年他將關於物質波理論的物理學論文提交索邦神學院，答辯委員們不知道該怎麼辦，但「他們都不想讓一個社會地位這麼高的人失望」，所以就讓他通過了。德布羅意的答辯委員會主席是著名物理學家朗之萬（Paul Langevin）——他的另一個著名身份是居里夫人（Marie Curie）的婚外情人。比較嚴肅的看法是，德布羅意之所以能夠通過答辯，是朗之萬對他論文的賞識起了重要作用。
出人意料的是，沒過幾年德布羅意居然就得了諾貝爾物理學獎（1929年）。相傳他得諾獎的論文只有半頁長，記得1980年筆者在南京大學念天體物理專業，有一次量子力學課測驗中，一道難題全班無人答對，事後教授告訴大家：這道題是根據德布羅意得諾獎的論文改造的，「你們要是能答對就怪了」，聽教授這麼一說，班上那些尖子同學才釋然了。更有趣的是瑞典皇家科學院給德布羅意的頒獎詞：
在沒有任何已知事實佐證的情況下，您大膽斷言，物質不僅具有粒子性，也有波動性。後來的實驗證明，您的看法是正確的。您給一個戴上榮耀桂冠好幾個世紀的名字帶來了新的榮耀。
經典物理學的黃昏
對經典物理學來說，德布羅意波概念的出現就是一場浩劫。因為物理學家們發現：構成現代量子力學基礎德布羅意波是一種「幾率波」，這種波以幾率——而不是經典物理學所習慣的準確形式——決定著粒子（比如電子）的運動。所以幾率波（即德布羅意所主張的物質波）實際上斷然否定了經典物理學中的確定性。
1927年夏天，在布魯塞爾的世界物理學家大會上，據說德布羅意的學說「遭到了全體一致的否定」（然而這又並不妨礙他在兩年後獲得諾貝爾物理學獎），引領風騷的人物換上了兩位德國青年物理學家，海森堡（Werner Heisenberg）和薛丁格（Erwin Schrodinger），有人認為這兩人決定了此後量子力學的發展方向。
海森堡最出名的當然就是「測不準原理」，這個原理也有一個相當簡潔的關係式，和德布羅意波的表達式有著明顯的血緣關係：
粒子位置的測不準量，和粒子速度的測不準量，這兩個量中的任何一個為0時，另一個必為無窮大。換句話說，當我們能夠準確確定粒子的位置時，粒子的速度必為無窮大，而無窮大的速度意味著粒子的速度完全無法確定；當我們能夠準確確定粒子的速度時，粒子位置的測不準量變成無窮大，這意味著我們完全無法知道粒子此刻位於何處。
至於「薛丁格的貓」，其實只是文學性的修辭或比喻，雖然在文人作品中常被提起，其實嚴肅的物理學家基本上不談論這隻貓。
量子力學此後的各種進展，總體上已無關緊要。測不準原理和薛丁格的貓，其實做了同一件事——和德布羅意一起徹底摧毀了經典物理學世界的確定性。從今以後，已經沒有任何圓滿的方法，可以用時間和空間、原因與結果這樣傳統的觀念來描述微觀世界的事件了。
（作者系上海交通大學講席教授、科學史與科學文化研究院首任院長）