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自从量子力学开始以来，就量子力学怪异而又成功的预测如何解释，引起了激烈的辩论。这场辩论的核心和起源是量子跃迁：量子对象看起来如奇迹般的瞬时间跳跃变迁。
量子跃迁是量子力学的基础概念之一，这是由于原子中的电子从一个轨道或一个能级随机瞬间地跳到另一轨道或一个能级，而不会占据中间的空间。
“跃迁”这一词现在社会、经济、思想、心理等领域都得到广泛运用，但其科学涵义只能用量子力学来解释。
“量子跃迁”的过去：论争初起
在量子力学开初，量子力学的主要创始人之一薛定谔并不赞同量子跃迁的想法，但一直也证明不了它是错误的。证明量子跃迁需要精确的测量，这在薛定谔时代是不可能的。
120年前，普朗克通过假设光是由不可还原的能量包构成的，从而成功解释了被加热物体产生的光的颜色，所谓的黑体光谱。
108年前，当玻尔着手解释发射光谱时，一根简单的气体管通电后产生的鲜明色带。他从普朗克的先前成功中取得了进展。玻尔对原子施加了类似的限制，他量化了电子能级，只能具有取决于元素的非常特定的能量。然后，电子将通过发射或吸收与能量差相对应的光子而在能级之间跃迁。结果是原子的玻尔模型，量子理论的首次尝试，它非常巧妙地解释了在氢发射光谱中观察到的光的特定频率。
玻尔的工作启发了海森堡和薛定谔，他们在两年后开发了初步完整的量子力学公式。最终，成功地预测了任何复杂元素的光谱，以及还有其它更多的现象。
但是有一件事仍然是神秘的，量子跃迁实际上发生了什么？什么决定了、与何时发生了量子跃迁？
为解决此类问题，玻尔和海森堡联手开发了量子力学的“哥本哈根解释”。这个解释将量子态的跃迁描述为基本上是随机的系统瞬间跃迁，“测量使波函数坍缩”。
这个想法并没有打动波函数的发明者薛定谔。薛定谔在1926年造访玻尔家，表示说：“如果所有这些该死的量子跃迁都真的存在，我感到抱歉，我应该感到遗憾我曾经参与了量子理论。”
薛定谔在那次访问玻尔后因病卧床不起，也许他对量子跃迁的想法感到厌烦。但这并未打动玻尔，据说玻尔继续以哥本哈根的观点与当时可怜的病夫薛定谔据理力争。
玻尔的努力也无济于事。1952年，薛定谔发表了一篇分为两部分的文章，题为“量子跃迁存在吗？”（Are there quantum jumps?）其中，薛定谔声称量子跃迁是“人类思想的精妙构造”，但这并不是对自然的真实描述。
薛定谔为什么不喜欢量子跃迁？简而言之，量子跃迁似乎是不自然的，这增加了一个量子理论尚不能正确解释现象的难题。关于量子跃迁的辩论只是有关现实的量子本质的较大讨论的一部分，最著名的争论来自爱因斯坦的名言：“上帝不会跟自然玩骰子”。
薛定谔也有他的观点。他认为一切都归结为波，与任何其他经典的波相比，这些波没有什么特别之处。他认为，大多数“怪异”的量子现象都可以用经典的波的振动来解释。他认为，通过将这些基本振动模式，可以得到相同的发射光谱，然后可以将原子电子视为多个振动模式的叠加。
这意味着电子可以在每次跃迁期间顺利通过一系列中间状态跃迁，而不是经历瞬时的量子跃迁。对于薛定谔来说，问题的很大一部分是玻尔和其他人正在利用许多粒子系统的行为来推断粒子的行为。他认为，即使考虑单个粒子也是完全荒谬的，他说：“我们永远不会只用一个电子或原子进行实验。在思想实验中，我们有时会假设我们会做。这总是带来可笑的后果……”
“量子跃迁”的现在：论争有个眉目
那是在1952年，从未见过由单个原子中的单个量子跃迁产生的单个光子。30年后到80年代，科学家认知了如何使用激光捕获和冷却单个原子。1986年，几乎同时，三个不同的研究团队观察到了这种原子的量子跃迁。
正如玻尔所预言的那样，量子跃迁就这样被证实了。看起来，薛定谔是错的，玻尔是对的。且慢，还不能下这个结论。尽管跃迁似乎是随机的，但无法判断跃迁是瞬间的、还是跃迁期间电子是否通过了某些中间状态？
直到一年前，技术已经发展到不仅可以看到单个量子跃迁的程度，还可以监视跃迁的进展，甚至可以在跃迁中中断它们。现在认知到，这不是一个实际的原子，而是一种由两个超导电路组成的“人造原子”。科学家将这些人造原子置于类似于激光的微波腔内，这可能导致这个“原子”状态之间的跃迁。
科学家发现……不，这个跃迁不是瞬时的，而是在中间状态上持续的过渡，这个过渡需要花费几微秒的时间。这种过渡似乎可以用理论完美地描述，在这种情况下是量子轨迹理论。
问题是，事件的随机性又如何呢？也许正如玻尔所想，事件之间的间隔确实是随机的。但是就在每次跃迁之前，系统就开始以一种使人们能够预测即将到来的跃迁的方式进行移动。这种预测能力还使人们能够通过调整过程中的微波场来逆转中途的量子跃迁。
考虑到量子跃迁的发生是可以预测的，并且其轨迹通过理论计算得到了很好的描述，因此科学家很想知道整个过程是否是由潜在的确定性机制而非基本随机性驱动的。
问题是，这到底发生了什么？就在几个月前，一个理论物理学家团队声称已经朝着弄清楚这一点迈出了重要一步。他们用称为量子芝诺效应来解释这种非瞬时的量子跃迁。用哥本哈根的术语来衡量系统的行为会使波函数崩溃，这将极大地改变系统的行为，例如，将系统陷于一种状态。
理论物理学家们证明了量子态如何通过一系列叠加态可预测转变，就像薛定谔所提出的那样。但是除了这些可预测的量子跃迁之外，也还有根本上不可预测的跃迁。
目前，玻尔阵营和薛定阵营这两个派别都各有新的不同证据支持。在相当长的时间里，物理学家回避具体哪个阵营的解释是正确的这个问题。无论是哥本哈根学派的玻尔和海森堡的随机、还是薛定谔等的连续而确定性的波，很多人只能归结为这是哲学上的偏爱问题。
“量子跃迁”的将来：论争远未结束
量子跃迁的这场论争并未结束。不同的是，与一个世纪之前玻尔和薛定谔提出的这个论争相比，人类的认知走进了下一个量子跃迁的新时代。最基本的问题是：量子跃迁是离散的呢、还是连续的呢？量子世界是建立在基本随机过程之上的呢，还是由时空的严格确定性机制驱动的呢？
量子跃迁依然是个谜，但可以肯定的是，人的认知永远不会停留在一个水平上，总是会“有所发现、有所发明、有所创造、有所前进”。人类对“量子跃迁”的认知能否也来一番跃迁？但愿如此。
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