从古至今，物理学家们最爱干的一件事就是搞个统一理论，然后告诉大家说两个表面上看似完全不同的东西其实本质上都一样。哥白尼日心说告诉你：地球和天上的那些天体没有本质的区别，天和地其实是一回事。牛顿的万有引力定律告诉你：不但太阳和地球之间有引力，世上任何有质量的物体之间也都有引力。麦克斯韦电磁理论告诉你：光其实就是电磁波。爱因斯坦的质能方程告诉你：质量和能量竟然可以相互转换，他俩本质上其实也是一回事。爱因斯坦的广义相对论还告诉你，世上压根就没有什么引力，有的只是时空的弯曲。
直到今天，物理学家们仍在致力于寻找一个大统一理论，一个能从微观到宏观解释世间万物的终极理论。而我们今天要说的这个理论，它的脑洞之大绝对不输前面任何一个理论。它的核心思想是万物皆为波。
20世纪初，人们在光到底是粒子还是波的这个问题上争执不休。一方面，波动派有着强大的麦克斯韦电磁理论作为靠山，并且双缝干涉现象和泊松亮斑的存在都依然是不争的事实。我们根据光的波长、双缝间距以及双缝到屏幕的距离，就可以精确计算出干涉条纹的明暗分布。理论计算和实验现象丝毫不差，所以光不可能不是波。另一方面，粒子派则拥有着更加先进的武器——光电效应和康普顿散射。根据光子的发射角度、光子的能量以及电子的动量，就完全可以精确计算出光子再撞上电子后的散射角度和能量。实验结果完美符合动量守恒定律，所以光也不可能不是粒子。
双方战局陷入僵持，光到底是粒子还是波？当人们还在纠结这个问题时，一个来自法国的年轻人提出了一个大胆的想法：既然光可以是粒子，那为什么电子就不能是波呢？
路易·德布罗意出生于一个法国贵族家庭，是第五公爵维克多的儿子。他的祖父曾担任过法国总理和外交部长，家世甚是显赫。因为家族一直是搞外交的，所以德布罗意本科期间其实学的是历史。毕业后如果混得不好，大不了就回家继承家业。但关键是德布罗意还有一个射线物理学家身份的哥哥。他哥曾经担任过索尔维会议的学术秘书和编辑，还将会议上获得的全部文献都带回了家。
在哥哥的影响下，德布罗意开始疯狂地爱上了物理。于是在拿到历史的本科学位后，他又转入巴黎大学理学院开始学物理，并计划着先拿一个理论物理的博士学位再说。现在的物理系博士生很难了解到所有前沿的物理学进展，因为要学的东西实在是太多了。而德布罗意当时则要幸运很多，他在读博期间先后学完了相对论以及光量子学说。再加上他的哥哥还有个私人的物理实验室，于是他又亲手参与了光电效应的实验，知道了怪异的玻尔原子模型。玻尔强硬地规定了电子的轨道是不连续的，但没解释这些轨道是怎么来的。就在读博期间，一个大胆的想法逐渐在德布罗意脑海里成型：电子之所以这么怪异，可能是因为电子也有波的一面。
1924年，德布罗意将自己的研究整理为博士毕业论文。这篇论文并不像网传的只有一页，事实上，它具有标准的毕业论文的规格。而且，其技术含量要比大多数人想象的要多得多。但这篇论文只说了一个思想：所有实物粒子都具有波动性。同时还给出了一个公式来计算这个波的波长。
公式中 h 是普朗克常数，p 是物体的动量。这个公式自动包含了光子。我们知道，爱因斯坦在狭义相对论中说过，E=mc^2 。公式中的这个 m 其实是一个物体等效的动质量。对于光子来说，它的动量就是光子的动质量乘以光速，于是就有E=pc 。结合德布罗意的物质波公式就可以得到E=hc/ 。再考虑到波长乘以频率等于光速c ，得到的结果正好是E=hf，而这就是爱因斯坦在光电效应中给出的光子能量公式。德布罗意将这个统一的物质波称为相波。后人为了纪念他，也称其为德布罗意波。
但是当时博士论文评审委员会的老师们觉得这个想法并不是很靠谱，但考虑到论文中关于相波公式推导的严密性，以及整个理论的逻辑自洽性，并且这个公式看起来带着一种像质能方程那样的优美与简洁，于是又不敢轻易否定。事实上，当时整个巴黎大学都由于不知道如何评价德布罗意的这篇论文而处境尴尬。
这时候就需要找个稍微靠谱点的人来给点建议。于是德布罗意的博士生导师朗之万将这篇论文寄给了他的好朋友，也是量子论的奠基人之一爱因斯坦，来让老爱把把关。爱因斯坦看到论文后的反应出乎众人的意料，他在给朗之万的回信中写道：“德布罗意可能揭开了大幕的一角。”于是评委会立马通过了德布罗意的论文。
但在论文答辩的现场，评委们还是问出了一个关键问题：“既然你说电子也可以是波，那你能做个实验来证明它吗？”我们知道双缝干涉实验要求缝的尺寸必须和波长差不多，而电子因为拥有静质量，因此它计算出来的波长比一般的光子要大得多，大约是在原子直径的量级。当时的实验技术条件根本不可能做出如此精细的双缝，但是德布罗意似乎是有备而来。面对评委们的疑问，德布罗意当即回应道：“我预言电子在通过某些晶体的时候或许会像X光那样产生一个可观测的衍射现象。”评委们听着这个方法好像还挺靠谱，于是德布罗意最终顺利地通过了答辩。
结果就在三年后，居然还真的有人把这个实验给做成了。1927年，贝尔实验室的物理学家戴维森在将电子射向镍晶体时，获得了电子的衍射图像。根据镍原子之间的距离和电子的物质波公式，计算出来的衍射结果和实验现象丝毫不差。于是在1929年，年轻的德布罗意成为了史上第一个凭借这一篇毕业论文就拿到了诺贝尔物理学奖的人。而帮助德布罗意证明了电子也是波的几个实验物理学家也因此拿到了1937年的诺贝尔奖。
值得一提的是，其中一个获奖的物理学家叫做乔治·汤姆孙。没错，他就是之前那个发现电子的约瑟夫·汤姆孙的儿子。这父子俩一个因为证明电子是粒子，一个因为证明电子是波，都拿到了诺贝尔奖。
与其纠结于我们到底是粒子还是波，不如先弄清楚这个物质波到底是种什么波。是像声波和水波那样的波吗？显然不是。声波和水波都是机械波，机械波的本质是介质的震动。你能听到声音只是因为空气的机械震动引起了耳朵内的鼓膜震动，而不是有什么粒子进入耳朵里。
回想德布罗伊波的出发点是那个既有粒子性也有波动性的光，你可能会说，这不就是光的波粒二象性吗？事实上，波粒二象性也只是一个不负责任的临时性的词。就像是五彩斑斓的黑，方方正正的圆一样，语法上就存在着错误。它除了带来一种文字感官上的冲突外，对于我们更好的理解物质波并没有太大的帮助。所以这并不是一个根本性的解释。
根本性的解释是，物质波其实是一种概率波。概率波代表着一个物体在被观测前是以一种概率的形式弥散在空间中。德布罗伊的这个物质波并不局限于微观粒子，任何物体都具有波动性，包括屏幕前的你。因为你的概率波弥散在整个空间中，理论上来讲，只要你的波函数不坍缩，下一秒你就有可能出现在任何地方。
即使是出现在火星的概率，理论上也不完全为零，但因为普朗克常数是个非常小的数值，计算出来的你的波长几乎接近于零，所以你具有的波动性小到可以忽略不计。你可能会说，我只要静止不动，那我的波长就很长，应该就有波动性了吧？也不行。这是因为就算你的身体表面能做到绝对的一动不动，你身体内的血液依然在流动，心脏在跳动，甚至只要你身体里的某一个细胞动了一下，它所带来的整体动量也是非常庞大的。从此量子力学的世界里只讲概率。
但是德布罗伊只是简单的给出了这个概率波的波长是多少，但他并没有告诉你出现在火星上的概率具体应该怎么算。 薛定谔在德布罗伊波的基础上找到了一个单粒子的非相对论性的波动方程。他精确描述了一个单粒子在空间中的概率分布。什么双缝干涉、单缝衍射，能级跃迁都可以用薛定谔的这个波函数精确计算出来。再后来，狄拉克通过结合相对论与量子论，找到了相对论性的单粒子波动方程。然后在此基础上又进一步发展出了量子场论，这是一个专门用来描述多粒子相互作用的理论。
所以接下来的量子力学发展主线概括成一句话就是：为德布罗意波寻找一个波动方程。
说回德布罗意本人，网络上有很多关于德布罗意的小道传闻，说他只是个纨绔子弟，是靠关系才能侥幸毕业，凭运气才拿到的诺贝尔奖，并且拿完之后就没啥贡献了。事实上，德布罗意自始至终都对物理科学充满着极高的热情。他虽出身贵族，却生活简朴。他卖掉了世袭的豪宅，居住于平民小屋。他终身未婚，却只为更好的钻研科学。年少成名之后，德布罗意便开始了教学工作。1932年，担任巴黎大学的理学院理论物理系主任，并在他感兴趣的领域出版了超过25本著作。1933年当选为法国科学院院士，1952年被联合国科教文组织授予首届卡林嘉奖。1956年，因为他在前沿物理学知识的科普中所作出的贡献，法国国家科学研究中心为他颁发了金质奖章。1987年，德布罗意安详去世，享年95岁。他和普朗克、爱因斯坦一样，至死都拒绝接受量子力学的主流解释。
