我們在往期文章波動中的世界，蠟燭中的宇宙中介紹了法拉第波、克拉尼圖形與電磁感應的聯系，而在法拉第波被定義近 200 年后，再一次與一種更新潮的物理學科產生關聯，引起廣泛關注。

" 法拉第波 "（Faraday Waves）以麥克 · 法拉第（Michael Faraday）的姓氏命名，是一種正在振蕩的容器中液體表面的非線性駐波。當振蕩頻率超過臨界值時，平靜液面就會開始波動，" 穩定 " 狀態就此被打破，這個現象則稱為法拉第不穩性（Faraday Instability）。"

2005 年，法國巴黎第七大學（Université ParisDiderot - Paris VII）的物理學教授 Yves Couder 發現，法拉第波可以很直觀地展現令人費解的量子世界。

跳躍的液滴，來源：youtube

一般來說，不同液體混合可能不相溶，相同的液體混合則一定相溶。而在這個實驗中，將硅油滴在受到正弦波垂直振動的液面上，即使是同一種液體，油滴也不會立即融入其中，而是像芭蕾舞者一般在液面上極具韻律感的小跳。

芭蕾舞小跳，來源：makeagif.com

之所以產生這種現象，是因為振動促使液面產生的波與液滴之間存在很薄的空氣層，阻斷了溶合，而且碰撞時間小于排擠液滴和液槽間的空氣層至范德華力引發聚結厚度所花費的時間 , 液滴就形成反彈跳躍，理論上，這種跳躍在控制好垂直振動頻率和強度的條件下，可以持續無限久。

除了豎直方向的跳躍，這些跳躍的液滴同時也會在水平方向隨機游走，其行為與量子力學對于粒子運動行為的描述驚人相似。液滴與液面隔空撞擊形成了法拉第波，隨機的行走是由法拉第波與液滴的相互作用來驅動的，液滴被同一時間點、其前方的波所牽引，朝著一定方向運動。也就是說，液滴由它自己形成的波牽著走，實際上可理解為一體二象，類比到量子領域，就是粒子和波的關系，可以看作波粒二象性的宏觀實體化體現。

行走的液滴，來源：youtube

這種現象與初代量子物理大家路易 · 德布羅意提出的導航波（Pilot Wave）如出一轍，導航波理論認為粒子的運動由一個導航波場來引導，粒子的運動軌跡可以由導航波函數來描述。

將微觀的粒子行為實體化，此時的法拉第波就相當于導航波，液滴就是量子力學中研究的粒子。雖然導航波理論沒有被科學界普遍接受，而上述 " 行走的液滴 " 實驗卻讓導航波理論 " 起死回生 "，引發科學家們對經典量子力學理論的質疑與重新思考。

液滴類似導航波的行為，來源：youtube

量子力學中經典的雙縫干涉實驗同樣可以由 " 行走的液滴 " 復刻。容器中設置障礙墻，開兩個小孔，液滴穿越其中一個小孔，而它的波則橫穿了兩個小孔；將液滴的最終位置做統計得到正態分布圖，發現與雙縫干涉實驗中光子干涉的最終數據極其相似。

液滴雙縫干涉實驗 ，來源：

雙縫干涉實驗證明了光的波粒二象性，而在法拉第波上起舞的液滴，或許就是具有波粒二象性的光子的絕佳宏觀" 平替 "。此外，包括 " 量子隧穿 "、" 量子化軌道 " 等現象都能以這種形式進行觀察與類比。或許，振動與法拉第波是打通宏觀與微觀世界脈門的關鍵。

在描繪量子行為時，物理學家會使用嚴謹的數學語言，而這些數字與符號顯然不是人類大腦能 " 自然 " 理解的。事實上，物理學家也一直在試圖用別樣的語言去更" 親民的 "理解、詮釋量子的世界。

20 世紀初，量子力學剛剛興起，微觀世界里，一切都與深入人心的經典理論格格不入，電子的各種行為顛覆了科學家的 " 三觀 "。

目前普遍被科學界接受的量子力學" 哥本哈根詮釋 "的奠基人、物理學家尼爾斯 · 玻爾曾說：" 到原子這個級別時，只能用詩的語言來表達了。" 一般的文字已無法描述他的數據。

1954 年 10 月，丹麥物理學家尼爾斯 · 玻爾、 德國物理學家詹姆斯 · 弗蘭克、德國物理學家阿爾伯特 · 愛因斯坦和美國物理學家伊薩多 · 拉比在普林斯頓大學，來源：cerncourier.com

玻爾相信看不見的電子的世界實際上是立體派的，電子像是一把被畢加索解構了的吉他，一團由線條組成的朦朧，只有在你盯著它看時才能賦予它意義。

《彈吉他的少女》畢加索，來源：wiki

愛因斯坦與玻爾持不同意見，認為這個世界是有規律可循的，他說：" 上帝不會擲骰子！" 以反駁玻爾支持的海森堡 " 測不準原則 "，而玻爾則回應愛因斯坦：" 你不要教上帝該怎么做！" 而通過后人的種種實驗與證明，現在的普遍認知是 " 上帝真的會擲骰子。"

1927 年第五次索爾維會議，在比利時布魯塞爾召開，攝于國際索爾維物理研究所。此次會議可謂群賢畢至，愛因斯坦與玻爾在此次會議中對量子力學展開了如 " 神仙打架 " 般的激辯，來源：businessinsider.com

薛定諤用那只著名的貓向大眾解釋了量子疊加態的概念，巧妙地把微觀物質在觀測后是粒子還是波的存在形式和宏觀的貓聯系起來。

薛定諤的貓 by ADA&Neagoe，來源：wiki

一只貓，一瓶毒藥、一粒放射性原子和一個錘子裝置放在封閉的盒子里，依據量子力學 " 哥本哈根詮釋 "，原子有 50% 的概率在 1 小時之內衰變，而原子發生衰變則會引發錘子打破瓶子，釋放毒藥，貓就會被毒死；如果原子不發生衰變，貓則會活下來。

一切答案在 1 小時開箱時刻揭曉，而在開箱觀察之前，所有的因素都處于疊加態（superposition），原子的衰變與未衰變、錘子的靜止與落下，最經典也最可憐的就是那只貓，既是死的又是活的。

要知道，這是個思想實驗，一切都靠想象，不必擔心貓受到了虐待。

有趣的是，薛定諤的本意是批駁、諷刺以玻爾為首的 " 哥本哈根詮釋 " 的荒謬。而現今，它卻與 " 哥本哈根詮釋 " 綁定，幫助大眾理解量子力學。

" 與小說家不同，我們的想象力已經文思枯竭，別說去想象不存在的東西了，就連去理解存在的東西都十分困難。"

1965 年諾貝爾物理學獎得主理查德 · 費曼

科學家從來不缺乏想象力、靈感與詩意，科學的歷史就像是一冊滿紙隱喻意象的詩集。

" 宇宙大爆炸 "名為 "Big Bang"，而不是更直接的 "Explosion"，猶如 "噼里啪啦！宇宙誕生啦！"，來源于生活，又充滿童趣。

" 蟲洞 "連接了兩個不同的時空，確實像蟲子穿過的洞。用折紙的兩端來闡釋 " 蟲洞 " 概念，平易近人，巧妙至極。

將紙折疊，類比時空扭曲，原本分別位于紙的兩端的點重合，不同時空即通過蟲洞相連，來源：知乎

對于科學概念、定義的命名，難道不是文學嗎？對于一些最新發現、前無古人的事物，為其命名，難道不需要一些想象力和詩意嗎？

粒子（particle），最初的意義是漂浮在空氣中的微粒、灰塵，科學家信手拈來，便定義了能夠以自由狀態存在的最小物質組成部分。夸克（quark）則來源于愛爾蘭作家喬伊斯的小說《芬尼根的守靈夜》中的神秘詞語（原文：Three quarks for Muster Mark！），發現夸克的科學家以此來命名一種更神秘的物質。

我們時常在聊的各種星座，名字都來源于歐洲的神話與傳說，天文學家們則以它們劃分天域。

古人或許真的可以肉眼觀察行星，抬頭即見，根據它們的形象特點與運行軌跡為其命名。天空變成了天宮，眾神云集。赤紅的火星怒氣沖冠、勇猛神武，古羅馬戰神馬爾斯（Mars）一奪其名；距地球最近的金星明亮潔白、爛漫無暇，讓人想到那不可言喻的美妙愛情，愛與美神維納斯（Venus）為其留下芳名，中國古人則將金星稱為 " 太白 "，銀須白袍，清修凈遠。現代科學家們則繼承了這一傳統，每發現一顆新星，便冠以極具人文色彩的名字。

19 世紀英國物理學家、電磁理論的 " 宗師 "，麥克斯韋也是 " 詩狂 "，在觀看了威廉 · 湯姆遜（W. Thomson）發明的鏡式電流計后，那情那景，詩興大發：

" 燈光落到染黑的壁上，

穿過細縫，

于是那修長的光束直撲刻度尺，

來回搜尋，又逐漸停止振蕩。

流啊，電流，流啊，讓光點迅速飛去，

流動的電流，讓那光點射去、顫抖、消失 ……"

中科院理論物理研究所研究員李淼將暗物質形容為黏合宇宙萬物的 " 膠水 "，因為如果沒有暗物質，物質之間，尤其是天體之間的引力，將無法保持恒星和星系之間的聚集，星系早就分崩離析了。

物理學家、小說家阿蘭 · 萊特曼（麻省理工學院人文教授，暢銷書《愛因斯坦的夢》的作者）寫道：" 科學中的隱喻不僅僅有教育功能，還能啟發科學發現。在做科學研究的時候，就算文字和等式不會有超出字面的引申意義，不去進行物理類比，不在心中畫圖，不去想象彈跳的球和搖擺的鐘擺是不可能的。"

作為人類認知世界的兩種方式，科學與藝術就像是行走的液滴與導航波，一體二象，不分彼此，相持而行，推動人類文明的發展。

" 但不管怎么說，當我們走進這個陌生的時代，理論描寫的那片天地越來越難以靠實驗去探索時，物理學家更是特別需要依靠美學來幫助他們避免可能走進的死胡同。現在看來，美學的方法確實帶來了力量和光明。"

——————《宇宙的琴弦》【美】B. 格林