波粒二象性——当前物理学的思维缺陷
原创2022-03-09 18:24·费息明正如费曼说“没人懂量子力学”一样，也没人真正明白波粒二象性。这不是谁的智商不行，而是物理学自身也说不清——我一直坚信，真正明了的知识能够使绝大多数人都容易接受。由于相关文章已经太多，这里只关键地谈一谈这个问题的困境和目前物理学的思维缺陷。
展示波粒二象性最佳的实验是光或电子的双缝干涉。先上几张相关的图：
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正如费曼说“没人懂量子力学”一样，也没人真正明白波粒二象性。这不是谁的智商不行，而是物理学自身也说不清——我一直坚信，真正明了的知识能够使绝大多数人都容易接受。由于相关文章已经太多，这里只关键地谈一谈这个问题的困境和目前物理学的思维缺陷。
展示波粒二象性最佳的实验是光或电子的双缝干涉。先上几张相关的图：
图2.
光的双缝干涉图：不同狭缝间距的条纹图（右图同时清晰地展现了衍射效应）。[维基百科：干涉（物理学）]
图3. 电子的双缝干涉:
单电子发射，积累不同时间后的电子分布。[维基百科：干涉（物理学）]
首先，粒子的视觉直观是三维的小球，波的视觉直观是二维的周期现象。二者的维度都不一样，这是它使人不能真正理解（接受）的根源所在，特别是对于光——波动的光波如何构成粒子的形象，这无法被理解。
电子的波粒二象性稍微好理解一些。可以认为电子本身是粒子，飞行轨迹有波动性，这样大量电子穿过狭缝就体现波动性，得到干涉条纹。困惑在于，如果单个电子发射，累积一段时间也会得到干涉条纹。单个电子过狭缝时，它和谁发生了干涉？这是诡异之处。用实在论去解释的话，单个电子可能受到了看不见的东西的干扰，....但这只是猜测。个人认为，物理学界的隐变量理论也应涉及这个话题。
波粒二象性之所以难理解，就在于微观粒子包括光子都是我们看不见的东西。不仅技术还达不到，基础原理上就存在困难。我们是用光来看东西，却没有东西看光（子）本身，而电子质子等粒子比光子还更小。
双缝干涉——无论是光还是电子的，最不容易理解的是干涉相长（最亮）位置的强度或粒子数最多可以达到分别通过单缝到达那里的光强或粒子数的2倍，而干涉相消（最暗）位置的光强或粒子数则可以几乎为零[1]。两种位置单独分析，都不遵循能量守恒定律，而整体上看，能量还是守恒的。对此，物理学用量子力学的波函数（几率幅叠加）来解释。有趣的是，波函数只被认为是数学，量子力学的权威解释——哥本哈根诠释不承认波函数的实在性[2]。那么，我们又回到了费曼的话了“没人懂量子力学”。
所以，结论就是，人们都还不理解波粒二象性。
我认为，问题的关键在于，人们并不真地理解所谓的“粒子”，也不真地理解所谓的“波”。现在总是以俯视视角的水波或水波的纵截面（横波）来理解空间中的波动。但别忘了，水面是受制于引力二维的波，空间是三维的，而光又不受制于引力的影响。只用水波或二维形式理解光的波动真的合适吗？？而关于粒子，物理学一到微观就用粒子来解释，是否问过“粒子”这种形式是如何形成的？？“粒子由更小的粒子构成”这是同义反复式的拖延，不具有启发价值。
人们需要打开思路，提高想象力。物理学通过数学的精确计算和对现象测量的匹配而获得知识的合法性，对于现象中的运动细节缺乏足够的重视和研究。爱因斯坦说，想象力比知识更重要，真正的智慧不是知识而是想象力。观察到现象-->简化模型-->数学计算，这种建立科学知识的模式在相当程度上是粗糙的，过多的运动细节被忽视了。而被忽视的那些细节中却包含了我们理解现象的关键。
波粒二象性的理解困境其实也折射出了物理学思维方式的局限性。
注释：
[1] 维基百科：干涉（物理学）
波粒二象性-当前物理学的思维缺陷-今日头条
[2]维基百科：量子力学；哥本哈根诠释
首先，粒子的视觉直观是三维的小球，波的视觉直观是二维的周期现象。二者的维度都不一样，这是它使人不能真正理解（接受）的根源所在，特别是对于光——波动的光波如何构成粒子的形象，这无法被理解。
电子的波粒二象性稍微好理解一些。可以认为电子本身是粒子，飞行轨迹有波动性，这样大量电子穿过狭缝就体现波动性，得到干涉条纹。困惑在于，如果单个电子发射，累积一段时间也会得到干涉条纹。单个电子过狭缝时，它和谁发生了干涉？这是诡异之处。用实在论去解释的话，单个电子可能受到了看不见的东西的干扰，....但这只是猜测。个人认为，物理学界的隐变量理论也应涉及这个话题。
波粒二象性之所以难理解，就在于微观粒子包括光子都是我们看不见的东西。不仅技术还达不到，基础原理上就存在困难。我们是用光来看东西，却没有东西看光（子）本身，而电子质子等粒子比光子还更小。
双缝干涉——无论是光还是电子的，最不容易理解的是干涉相长（最亮）位置的强度或粒子数最多可以达到分别通过单缝到达那里的光强或粒子数的2倍，而干涉相消（最暗）位置的光强或粒子数则可以几乎为零[1]。两种位置单独分析，都不遵循能量守恒定律，而整体上看，能量还是守恒的。对此，物理学用量子力学的波函数（几率幅叠加）来解释。有趣的是，波函数只被认为是数学，量子力学的权威解释——哥本哈根诠释不承认波函数的实在性[2]。那么，我们又回到了费曼的话了“没人懂量子力学”。
所以，结论就是，人们都还不理解波粒二象性。
我认为，问题的关键在于，人们并不真地理解所谓的“粒子”，也不真地理解所谓的“波”。现在总是以俯视视角的水波或水波的纵截面（横波）来理解空间中的波动。但别忘了，水面是受制于引力二维的波，空间是三维的，而光又不受制于引力的影响。只用水波或二维形式理解光的波动真的合适吗？？而关于粒子，物理学一到微观就用粒子来解释，是否问过“粒子”这种形式是如何形成的？？“粒子由更小的粒子构成”这是同义反复式的拖延，不具有启发价值。
人们需要打开思路，提高想象力。物理学通过数学的精确计算和对现象测量的匹配而获得知识的合法性，对于现象中的运动细节缺乏足够的重视和研究。爱因斯坦说，想象力比知识更重要，真正的智慧不是知识而是想象力。观察到现象-->简化模型-->数学计算，这种建立科学知识的模式在相当程度上是粗糙的，过多的运动细节被忽视了。而被忽视的那些细节中却包含了我们理解现象的关键。
波粒二象性的理解困境其实也折射出了物理学思维方式的局限性。
注释：
[1] 维基百科：干涉（物理学）
波粒二象性-当前物理学的思维缺陷-今日头条
[2]维基百科：量子力学；哥本哈根诠释