为了制止这明显荒诞的成果,德国科学家马克斯・普朗克在1900年提出,光波、X射线和其他波不能以肆意的速率辐射,而只能以某种称为量子的波包发射。别的,每个量子具有肯定的能量,波的频次越高,其能量越大。
这两束波就相互抵消,而不像人们预感的那样,叠加在一起构成更强的波。一个光干与的熟知例子是,番笕泡上常常能看到色彩。这是因为从构成泡的很薄的水膜的两边的光反射引发的。白光由统统分歧波长或色彩的光波构成,在从水膜一边反射返来的具有必然波长的波的波峰和从另一边反射的波谷相重应时,对应于此波长的色彩就不在反射光中呈现,以是反射光就显得五彩缤纷。
量子假定能够非常胜利地解释所观察到的热体的辐射发射率,但直到1926年另一名德国科学家威纳・海森伯提出闻名的不肯定性道理以后,人们才认识到它对决定性论的含义。为了预言一个粒子将来的位置和速率,人们必须能够精确地测量它现在的位置和速率。显而易见的体例是将光照到这粒子上。一部分光波被此粒子散射开来,由此指明它的位置。但是,人们不成能将粒子的位置肯定到比光的两个波峰之间间隔更小的程度,所觉得了切确测量粒子的位置,必须用短波长的光。但是,由普朗克的量子假定,人们不能用肆意小量的光;人们起码要用一个光量子。
那也就是,一束波的波峰能够和另一束波的波谷相重合。
换言之,你对粒子的位置测量得越精确,你对速率的测量就越不精确,反之亦然。海森伯指出,粒子位置的不肯定性乘以粒子质量再乘以速率的不肯定性不能小于一个肯定量,该肯定量称为普朗克常量。并且,这个极限既不依靠于测量粒子位置和速率的体例,也不依靠于粒子的种类。海森伯不肯定性道理是天下的一个根基的不成躲避的性子。
如果人们乃至不能精确地测量宇宙现在的状况,那么就必定不能精确地预言将来的事件!我们仍然能够想像,对于一些超天然的生物,存在一族完整地决定事件的定律,这些生物能够不滋扰宇宙地观察宇宙现在的状况。但是,对于我们这些芸芸众生而言,如许的宇宙模型并没有太多的兴趣。看来,最好是采取称为奥铿剃刀的经济道理,将实际中不能被观察到的统统特性都割撤除。20世纪20年代,在不肯定性道理的根本上,海森伯、厄文・薛定谔和保罗・狄拉克应用这类手腕将力学重新表述成称为量子力学的新实际。在此实际中,粒子不再别离有很好定义的而又不能被观察的位置和速率。取而代之,粒子具有位置和速率的一个连络物,量子态。
很多人激烈地抵抗这类科学决定论的教义,他们感到这侵犯了上帝干与天下的自在。但直到20世纪初,这类看法仍被以为是科学的标给假定。这类信心必须被丢弃的一个最后的征象,是由英国科学家瑞利勋爵和詹姆斯・金斯爵士做的计算。他们指出一个热的物体――比方恒星――必须以无穷大的速率辐射出能量。遵循当时人们信赖的定律,一个热体必须在统统的频次划一地收回电磁波(诸如射电波、可见光或X射线)。比方,一个热体在每秒1万亿次颠簸至2万亿次颠簸频次之间的波收回和在每秒2万亿次颠簸至3万亿次颠簸频次之间的波一样的能量。而既然每秒颠簸数是无穷的,这意味着辐射出的总能量也必须是无穷的。