苹果范冰冰版 西瓜影音:波粒二象性的本质和图象 - 李新民的日志 - 网易博客

波粒二象性的本质和图象

默认分类 2011-01-02 10:35:19 阅读32 评论1   字号：大中小 订阅

                                                     一光的本质和光的波粒二象性

   光电效应，康普顿效应等实验结果显示，光在发射和吸收过程时它的行为像粒子。干涉，衍射等现象又说明，光的行为像波。光在传播时显示波动性，在转移能量时显示粒子性。光是波还是粒子，这是自牛顿和莱布尼兹时代以来，数百年来一直争论不休的问题。

1光运动的本质

a热量的本质

     光是由能量子光子组成的，光子具有热膨胀的性质，一定体积的光子是随时间自由膨胀的；体积不断膨胀增大，光密度或光强度不断降抵；随之热量密度降低，温度下降。热是由电磁波决定的，电磁波的多少决定着热量的多少。电磁波密度大温度就高，反之就小。物质分子等粒子的热运动不是热的本质，是热的表现或伴随现象。热的本质是电磁波的膨胀性质。电磁波密度或强度越高，膨胀力就越大，对系统分子等粒子的作用力就越大，分子的运动速度就越大，分子间距也被膨胀大，表现为系统温度就越高。由于电磁波总是从高密度区向抵密度区膨胀，表现了高温区总是向低温区传递热；指出了热力学运动方向，即热力学第二定律的方向。热的本质是热质——电磁波，热动是热的的表现形式，是系统电磁波膨胀作用于物质粒子运动的结果。

b力和运动的本质

     光是电磁波的一种，光也具有膨胀性。光是由光子组成的，光子是随时间自由膨胀的。光子的膨胀是有限的，它膨胀力（能量）耗尽后，光子就会变成一种组成真空的，我们成为基态能质的客体。在自然界根本就不存在惯性运动和惯性系，任何运动都是在加速的，任何空间都不是绝对的惯性系。物质运动不是也不可能惯性下去，要保持物质运动不灭必须有不灭的力作用于物质。物质运动作用于另一个物体，表现为对这个物体力的作用。也就是说物质要运动必须有力作用它；而要对物质施加力由必须有运动作用于它。即有运动才能表现出力，同时有力才能产生运动，物质的运动和力是互为表现的。然而，在物质这一类客体上同时具有运动和力的互为表现是不可能的，是不可想象的和荒谬的。根据运动和力的这一关系，我们一定可以推论出：客观空间一定存在一类非物质客体，它作用于物质使物质运动；同时物质运动又作用这类非物质，使它产生力或运动。由此我们知道：运动不灭和永恒是两类客体相互运动作用的结果。力和运动不是无缘无故产生的，也不是永存于物质之中，力作用于物体物体就产生运动，运动客体（包括物体）作用其它物体，此物体就受到力的作用。两个以上的客体相互接触作用才能表现出力来，不论这个力是万有引力，还是电磁力和核力。力作用于物体它就表现出能量性质，不管它是否对这个物体作了功。力和运动是物质客体和非物质客体本身的属性，能量是它们力的作用和运动的相互作用的表现，即运动和力是客观存在的，能量是对运动和力作用的度量，能量是一个描述物理量或概念。运动是本质，能量是表现。有了以上论断我们就可以描述物质运动是如何不灭的。

自然界物质的运动并不是固有的，运动也不是物质国有的本质，真空存在一种非物质客体也存在运动，万有引力就是由它的运动引起的。宇宙空间存在两种客体，一种是物质，另一种是非物质客体——能质。能质分为三种运动形态：各种电磁波，CMB和基态能质。物质运动是和能质的作用分不开的，物质吸收基态能质产生运动，物质运动后释放某种电磁波，电磁波在宇宙空间膨胀传播，最后电磁波膨胀力衰减完后变成基态能质。宇宙空间充满基态能质，物质吸收基态能质，使基态能质空间收缩，基态能质的空间收缩力作用于物体，表现为万有引力。在宇宙中，物质是在不停地运动，能质是相互转化的；电磁波衰减为CMB，CMB逐渐转化为基态能质；在物质运动的作用下，基态能质由被转化成电磁波。宇宙物质的就是在能质的循环中不停地运动着。

c光运动的本质

 运动需要力来提供，力又要运动来提供，这一矛盾对立的运动形式如果没有能质的参与是不可能完成的。然而在电磁波单独的运动中，如光的运动只有依靠它自身（光子）的膨胀力才能完成运动。从光源发出的光线，先发出的光子先膨胀，膨胀力的衰减大于后从光源发出的光子，即从光源向前方发出的光子，后面光子的膨胀力大于前面光子的膨胀力，使得后面的光子一直用大于前面光子的作用力推动前面的光子向前运动，这就是光运动的物理图象。宇宙空间充满CMB和基态能质，当光子的膨胀力大于CMB和基态能质对光子的阻尼力时，光是做加速运动；当光子膨胀力衰减到小于CMB和基态能质对光子的阻尼力时，光做减速运动。光和无线干涉，衍射等现象又说明，光的行为像波电波在真空运动速度很快，而热辐射波在真空传播很慢，衰减的很快。红外线波很可能是在减速的运动。光是光子膨胀力产生的运动，很容易解释光阴影，光的直线运动性，折射，反射等光学现象。如果将光解释为以某种介质（以太）传播的，那么光阴影现象就不好解释。

d光波的本质和光的波粒二象性

     光电效应和康普顿效应给出了光的粒子性；干涉，衍射等实验给出了光的波动性。我知道光是直线传播的或是全空域放射性传播的，并没有显示出象水波一样的波动图象。我们必须给出光波动的物理图象，才能解读光的波粒二象性。

     从光源发出的光子，先发出的先膨胀，其膨胀力先衰减；后发出的光子后膨胀，其膨胀力后衰减。从光源发出的第一个光子它的膨胀力作用只能传递到前面第N个光子，接着从光源发出的第二个光子膨胀力只能到面第N－1个光子  ，  这是一个光子作用力距离随光线在空间周期振荡前进的图象。这种物理图象可以用正弦或余弦三角函数进行数学描述。当描述球面光时可用复三角函数描述，我们现在对光的波动描述这样的。由此我们得出结论：光波动的本质是光子膨胀力在光线前进中的周期波动的图象，不是光线运动的波动图象。光的波粒二象性的图象是：光的粒子性是指光是由光子组成的，光的波动性是指光子膨胀力随光线运动成周期变化的波动现象，而光的运动是直线前进不是周期波动前进。

实际上从光源发出的第二个光子膨胀力作用第一个光子，两个光子膨胀力的合力使第一个光子能作用到更远的光子，随着时间的进行，第一个光子后面有无数个从光源发出的光子这无数个光子膨胀力的合力作用第一个光子，使第一个光子的膨胀力传递非常远。据此我们得出结论：光源持续时间越长，光强度越大光的传播距离越远。本节最后我把光的性质归纳如下

1当光子的膨胀力大于CMB和基态能质对光子的阻尼力时，光是做加速运动；当光子膨胀力衰减到小于CMB和基态能质对光子的阻尼力时，光做减速运动。

2光波动的本质是光子膨胀力在光线前进中的周期波动的图象，不是光线运动的波动图

3光源持续时间越长，光强度越大光的传播距离越远。

                                                   二物质的波粒二象性

    波是什么？电子波，地震波，水波，声波，光波，辐射波，引力波等一系列波都带表着什么？物理学对波的认识是和水的类比开始的，并产生的图像。波是存在的物理概念，还是对一类周期运动的概括？例如：单摆是摆锤的往复的周期运动，摆锤并不是一条摆动的波动线。简谐波就是可以化为三角函数的周期振动，简谐指的是三角函数的简谐性，只要是周期振动的线性运动都可以化为三角函数的简谐波函数来描写。客观世界不存在一条波动前进的波和轨迹，所有的波都是力，能量等物理量等周期变化的图像，不是运动的波动。水波是波幅向外的振荡传播，水波各质点并没有向四周前进，而是在上下摇曳。因此，简谐波是将周期运动的化为三角函数一类运动的总称。在经典力学中光的运动被化成简谐波来描写，光的运动是球对称的放射性的膨胀传播，不是波动前进。对波的测量实际上是对波的函数图像进行测量，即对波函数的理论图（纸）进行测量。我们知道波动是无法同时测量位置和波长的，要确定位置就要损失波长，要确定波长就无法确定位置，即在图纸上波是测不准的。由此我们得到两点：1波是理论存在，粒子是客观存在。2测不准是理论上测不准，跟现实没有关系。在光具有波粒二象性的启发下，法国物理学家德布罗意（1892～1987）在1924 年提出一个假说，指出波粒二象性不只是光子才有，一切微观粒子，包括电子和质子、中子，都有波粒二象性．他把光子的动量与波长的关系式p＝h/λ 推广到一切微观粒子上，指出：具有质量m 和速度v 的运动粒子也具有波动性，这种波的波长等于普朗克恒量h 跟粒子动量mv 的比．即λ＝ h/（mv）．这个关系式后来就叫做德布罗意公式．前文指出：客观不存在波动现象，波动是理论图像不是客观物理图像。德布罗意波是将物质粒子的质量，动量和能量带入三角函数的简谐波函数来描写，即运用光子的膨胀能量和粒子的动能等同起来，即德布罗意动量关系，将粒子周期运动同简谐运动建立起关系，将粒子周期运动图像化为粒子受力，或能量的周期振动图像来描写。这样就给简谐波输入了质量，动量，能量等相关的物理量，这样带有德布罗意波物质信息的简谐波动力学就是量子力学。量子力学的几率波是粒子作用力或能量分布的振动图像。量子力学是通过德布罗意波进入微观世界的，她将微观周期运动图像转换为宏观的简谐振动图像来描写。由此我们可以得出，在量子力学中，波粒二象性可解释为：波是理论图象，粒子是客观存