太极粒子波PK波粒二象性

古有：“道法自然，久藏玄冥”之说。中国的太极/阴阳论（学说）是一把解开宇宙的密钥，属于东方哲学。自然科学史表明，物理学研究的归属必然导入哲学的范畴。盖瑞·祖卡夫（美）曾经说过，“忽略物理学与东方哲学的相像是愚蠢的”。

光的波动说曾经长期占据统治地位

波粒二象性早已被写入中学教科书中，可是，物理学家对其认识却屡经周折，历经无数坎坷。从牛顿（光的微粒说代表）与惠更斯（光的波动说代表）争论算起，历经三百余年。到托马斯·杨光的干涉实验，实验证明光是一种波，在双缝实验中会产生干涉现象。到此，光的波动说暂时占据上风。麦克斯韦（约1862年）说，“我们必须承认，光本质上也是一种电磁现象”。后来，麦克斯韦用了四个方程，从理论上导出电磁波的存在。光在本质上也是一种电磁波，被广大物理学家们接受。到此，光的波动说占据统治地位。

光的微粒说又被复活了

普朗克开创量子新时代。为什么人们都说火是红热的呢？为什么钢被加热的时候，最初发红光，继而发黄光，最后发白光？普朗克将热学与光学相结合，对该现象作出了解释。普朗克认为光波是具有统计意义的，而是不连续的。普朗克是一位正统的物理学家，喜欢从基本原理导出物理学原理，他完全相信数学，只要方程告诉他是对的，那就是对的，别人怎样考虑无所谓。他洞察到应该采用与热力学家处理热类似的方式来处理电磁辐射。为使方程在数学上成立，普朗克将每个电磁单元的能量写成与频率成正比的形式，即E＝hν.其中E是能量，ν是光的频率，h是比例常数（称为普朗克常数）。这些单元称作“量子”，在拉丁语中是“多少”的意思。用现代语言解释说，能量的发射与吸收是不连续的，而是呈现出“一份一份”似的，就像发射具有能量的炮弹，频率与炮弹发射的密集程度相关。普朗克由此开辟了量子力学新时代。

爱因斯坦与光电效应。人们发现，当紫外光照射到铜片上时，就会产生电。在爱因斯坦之前，光电效应还是一个谜。1905年爱因斯坦提出了一个解释光电效应的独特方法，正是这项工作，而非相对论，让他获得1921年的诺贝尔奖。受普朗克早期采用量子对热原子能量进行计算的启发，爱因斯坦猜想光也是以能量体的形式存在的。他完全借用普朗克对量子的数学定义，也就是由普朗克常数连系起来的能量和频率的比例关系，不过却将其应用到光的研究上，而非研究原子。爱因斯坦采用能量子理论提出了光量子（也称光子）的思想，他指出光即是连续的波，光也是粒子流。

波粒二象性

爱因斯坦的建议不仅有争议，而且还提出一个人们不愿接受的观点：光既是波，也是粒子，具有波粒二象性。自麦克斯韦方程出现以来，人们就一直认为光是波，能绕过障碍物，发射衍射、反射和干涉现象。现在，爱因斯坦却向传统观念提出了挑战，指出光也是光子束组成的。他认为，“能量子穿过物体的表层，有一部分转化成为电子的动能。最简单的情形是光量子将其能量全部转移给某个电子。”（1905年）。

物理学家曾经设计出很多巧妙的实验，来发掘其中的奥妙，并希望能够发现光的本质。令人失望的是，这些尝试没有取得成功。原因之一这些设计许多都是在杨氏双缝实验的基础上改进而来的，所不同的只是增删了某些部分。

物质波的提出——展现“柳暗花明又一春”

德布罗意与物质波

1924年，年轻的法国学者德布罗意提出了一个相反的思想（包含在他的博士论文中），即物质粒子也能表现为波。他认为所有的物体都有一个特定的波长，也就是说波粒二象性是普遍存在的。德布罗意的观念是说，凡是物质皆有与之“对应”的波。这个观念不只是哲学的思维，而且已经是数学上的思维。德布罗意运用简单的普朗克方程式和爱因斯坦方程式，构成了他自己的方程式。λ＝h/mν 。这个方程式决定“对应”于“物质波”的波长。方程式说的事情很简单，粒子的动量越大，起对应的物质波的波长就越短。

德布罗意提出这个假说才不过两年，实验者戴维森及助手格默就在贝尔实验室以实验证明了这个假设（电子的衍射实验）。此后，德布罗意和戴维森双双获得诺贝尔奖。不过，物理学家仍然要解释为什么波是粒子，而且还有解释为什么粒子是波。

康普顿的散射实验——电磁波具有粒子特性

1923年，康普顿进行了全世界第一次亚原子撞球游戏。他在这个过程中证明了爱因斯坦建立17年之久的光粒子论。他的实验在概念上不难，只要对电子发射X射线就可以。我们都知道X射线是一种电磁波。可是令人惊奇的是，它却像粒子一样敲击出电子。康普顿测量电磁波——X射线——的频率之后，证明电磁波具有粒子特性。当然，“粒子”是没有频率的，波才有频率。

玻尔与他的“互补假说”

“互补”是玻尔发展出来的概念，用以说明光的波粒二象性。“互补论”说，波性和粒子性是互相排斥的，或者说是光的互补项。两者虽然总是互相排斥，可是要了解光却缺一不可。两者总是互相排斥，是因为光如其他任何东西，不可能是波同时

小结：

光具有波动性——托马斯·杨的干涉实验，麦克斯韦方程组预言了电磁波的存在。

光具有粒子特性——爱因斯坦的光量子学说，光电效应实验。

康普顿散射实验——证明电磁波具有粒子特性。

德布罗意波——物质具有波的特性，如电子即是粒子，又有波的特性。

甘永超与“π型三重波粒二象性”

1994年，年轻的中国学者甘永超基于严谨的数学推理而完成了“经典电磁场按光子的对应分解”，在理论上提出电磁场具有粒子特性。想想看，1924年，康普顿散射实验，证明X射线（电磁波）具有粒子特性。如果把理论和实验联系起来，甘永超的理论思想是立足于坚实的实验基础之上的。

甘永超从理论上，以严谨的数学证明了，可以把“一团电磁波”看作是一系列“电磁基波”的叠加。而每一个“电磁基波”的能量、动量和角动量都能与一个相应的光子的能量、动量和角动量分别对应相等。一旦在“光子”与“电磁基波”之间建立了这种对应关系，只要将“一群粒子（光子）”中的每一个粒子都变成一团与之对应的“电磁基波”，那么这些“电磁基波”的叠加就是我们所需要的那团“电磁波”，反之，将“一团电磁波”中的每一团“电磁基波”都变成与之对应的“光子”，那么，这些“光子”的集合也就是我们所需要变成的那群“粒子”了。

“π型三重波粒二象性”理论：

一,甘永超把狄拉克1927年所做“经典电磁场按模式分解”进一步推进到“经典电磁场按光子对应分解”，在“经典电磁场”与“量子电磁场”之间建立起一种基本单元的对应关系，使每一个“电磁基波”的能量、动量甚至角动量都能与同频的光子能量、动量甚至角动量分别对应相等，为今后的发展奠定了坚实的数学和物理基础。

二，甘永超在“经典电磁场按光子对应分解”的基础上揭示了与爱因斯坦“光的波粒二象性”、德布罗意“实物粒子的波粒二象性”相并列的“第三种波粒二象性——经典（电磁）场在结构上的粒子性”。

三，甘永超理顺了“三种波粒二象性“之间的“π型结构关系”，完美而又和谐地统一了这“三种波粒二象性”，从而，揭示了微观客体的“π型三重波粒二象性”。这是比“光的波粒二象性”、“实物粒子的波粒二象性”更高层次的理论，蕴含着物质世界的更深刻本质。在这里，“光的波粒二象性”与“实物粒子的波粒二象性”仅仅是“π型三重波粒二象性”的两个分支。据此，还可以推测“物质世界的最基本结构单元——太极粒子波”的存在。

东方欲晓认为，“太极粒子波”（本质上）就是“太极/阴阳”的展现

古有，“易有太极，是生两仪”，“太极之中，有阴阳”，之说。这是中国古代贤人对哲学的宝贵贡献。“π型”结构，可以了解为，三种不同的“事物”共存。用太极/阴阳论解释，就是“一”字打头（蕴含太极之意），然后，左为“丿”（阳），右为“1”（阴）。

一，第一种波粒二象性，即光子的行为。

“光子”，来自爱因斯坦的光量子学说，显然指的是，它的粒子性（太极）。太极之中有阴阳，又是说明什么呢？现在，我们知道，光是一种电磁波，它兼有电和磁的特性，电磁场包含变化的电场和随着变化而变化的磁场，二者互相垂直。光（电磁波）相等于太极，电场相同于“阳”，磁场相同于“阴”。“阴”与“阳”互动，就形成“波动”着的连续的波。

简言之，光波实际上是由电磁波（电场和磁场藕合得到的波）的震荡，二不是固体颗粒的震动引起的。

二，第二种波粒二象性，即实物粒子，如电子的行为。

电子不同于光子，它有质量，人们习惯的认为，电子就是一个非常小的质点。可是电子具有波动性，又像一种连续的波，怎么回事？其实，粒子物理学研究发现，单个的电子在行进中，有放出“虚光子”（膨胀），又有收回“虚光子”（收缩）的行为，我们把“膨胀”视同为“阳”，而把“收缩”视同为阴。电子的波动行为，实在是阴阳互动（交替）的结果。

三，第三种波粒二象性，即电磁场具有粒子性。

康普顿散射实验证明X射线——电磁波具有粒子特性，光也是一种电磁波，当然也有粒子特性，更何况，光电效应，爱因斯坦理论都认为光具有粒子特性。

四，中微子的震荡行为。

中微子在行进中，会发生震荡。就像一个钟摆，在行进中不停的换“相”，我们把不同的“相”，用熟悉的语言来描述，就是不停的进行“阴”、“阳”转换，这是宏观上所描述的“波”。

因此，可以说，“太极粒子波”是解决“三种波粒二象性和谐统一”之疑难问题的密钥。

                                                        （文/郑春学  2013-11-16 原创）