作者天津?yàn)I海新區(qū)石油研究院李新民摘要：本文率先從客觀現(xiàn)象，以實(shí)在論，無(wú)想象和無(wú)任何假設(shè)的情況下，對(duì)科學(xué)第一困惑實(shí)驗(yàn)一一光和電子雙縫實(shí)驗(yàn)給出了客觀實(shí)際的解讀。由于光和熱輻射波等各種電磁波都具有自由膨脹的性質(zhì)，在可見光中夾雜著不同頻率的不可見光；各種頻率的光都是電磁波，都是隨時(shí)間自由膨脹的?；旌瞎鉃槭裁慈菀装l(fā)散，就是因?yàn)榛旌瞎庵胁豢梢姽馀蛎浀慕Y(jié)果。單色光中其他頻率的光很少，光束的膨脹很小，因此單色光不容易發(fā)散。從電子槍發(fā)射的電子束或從粒子源發(fā)射的粒子都是熱電子或熱粒子，它們都帶有一定的電磁波，當(dāng)電子束中的電磁波的膨脹力與環(huán)境電磁波膨脹力之差大于某一值時(shí)，電子束就開始向四周膨脹。電子束從窄縫通過(guò)，環(huán)境的電磁波密度突然減低或不存在，電子束膨脹力突然變大，電子束通過(guò)窄縫發(fā)生突然的偏折。本文對(duì)量子力學(xué)的解讀是：量子力學(xué)是將有定域性的的客觀世界轉(zhuǎn)化為非定域性的波動(dòng)的函數(shù)圖像和波函數(shù)理論來(lái)進(jìn)行描寫的。這是一種變換方法的描寫，并沒有改變客觀世界的本質(zhì)，也不代表客觀世界就有這樣的性質(zhì)。換句話說(shuō)，量子力學(xué)是將經(jīng)典波動(dòng)理論同德布羅意波相結(jié)合而形成的理論。將粒子賦予波動(dòng)性是因?yàn)榱孔恿W(xué)描述的需要，不是客觀存在。關(guān)鍵詞：雙縫實(shí)驗(yàn)量子力學(xué)干涉物質(zhì)波德布羅意波量子力學(xué)一方面取得巨大的成功，另一方面量子力學(xué)又困惑了科學(xué)界近100年，至今沒有人能讀懂和解讀量子力學(xué)。量子力學(xué)所有困惑和難題主要是量子測(cè)量帶來(lái)的，而對(duì)量子測(cè)量的困惑和無(wú)法解讀又表現(xiàn)在光和電子的雙縫實(shí)驗(yàn)上。也就是說(shuō)真正要揭開量子力學(xué)的秘密，必須找到隱藏在光和電子雙縫實(shí)驗(yàn)背后的物理機(jī)制。一解讀量子力學(xué)雙縫實(shí)驗(yàn)在分析雙縫實(shí)驗(yàn)之前，我們先來(lái)看看光和電子的單縫實(shí)驗(yàn)。圖（1）光的干涉實(shí)驗(yàn)示意圖，圖（2）是光的衍射實(shí)驗(yàn)示意圖，圖（3）是光通過(guò)雙縫后膨脹，光線向縫的四周偏折形成的干涉圖像，圖（4）是光的干涉示意圖。圖1楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)浴原S圖（2）浴原S由于光和熱輻射波等各種電磁波都具有自由膨脹的性質(zhì)，在可見光中夾雜著不同頻率的不可見光；各種頻率的光都是電磁波，都是隨時(shí)間自由膨脹的。混合光為什么容易發(fā)散，就是因?yàn)榛旌瞎庵胁豢梢姽馀蛎浀慕Y(jié)果。單色光中其他頻率的光很少，光束的膨脹很小，因此單色光不容易發(fā)散。從電子槍發(fā)射的電子束或從粒子源發(fā)射的粒子都是熱電子或熱粒子，它們都帶有一定的電磁波，當(dāng)電子束中的電磁波的膨脹力與環(huán)境電磁波膨脹力之差大于某一值時(shí)，電子束就開始向四周膨脹。電子束從窄縫通過(guò)，環(huán)境的電磁波密度突然減低或不存在，電子束膨脹力突然變大，電子束通過(guò)窄縫發(fā)生突然的偏折。在圖（2）中，從光源S發(fā)出的光通過(guò)窄縫A-B，這束光有不同頻率的可見光和熱輻射波。這束光從S到k板的路程中也在體積膨脹，光束有微量的變粗。以K板為界光源這側(cè)，從光源發(fā)出的光和熱等不同頻率的電磁波，已經(jīng)將這側(cè)區(qū)域的大部分空間充滿了一定密度不同頻率的電磁波；而K板的右側(cè)沒有電磁波。當(dāng)從光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)窄縫A-B后，通過(guò)窄縫光束的密度和K板右側(cè)空間的電磁波密度差較大，且大于左側(cè)。當(dāng)光密度與環(huán)境電磁波密度之差達(dá)到一定值時(shí)，光束靠著自身的膨脹性質(zhì)在窄縫A-B右側(cè)向四周偏折，形成衍射的圖像。如果把光源換成熱電子槍，則圖（2）變成電子單縫實(shí)驗(yàn)。一束從熱電子槍發(fā)出的熱電子，這束熱電子輻射著很多熱輻射波，使K板左側(cè)較大的區(qū)域存在一定密度的熱輻射波。當(dāng)熱電子束通過(guò)窄縫A-B后，K板的右側(cè)空間不存在熱輻射波，這樣經(jīng)過(guò)窄縫的電子束中熱輻射波的密度與環(huán)境（K板右側(cè)）之差遠(yuǎn)大于右側(cè)，當(dāng)電子束中的熱輻射波密度與環(huán)境熱輻射波密度之差達(dá)到一定值時(shí)，電子束就明顯地向四周偏折。光和電子的雙縫實(shí)驗(yàn)如（圖4）所示

圖（3）變成了彳艮務(wù)條方向不同的光線.在圖（4）中的光或電子雙縫實(shí)驗(yàn)中，如果在K板右側(cè)照射燈光，觀察電子是從哪一個(gè)縫通過(guò)的，必然造成K板右側(cè)區(qū)域空間的可見光和不可見光等電磁波密度增加，使得經(jīng)過(guò)窄縫的光束或電子束中的電磁波密度與環(huán)境電磁波密度之差減小，使得光束內(nèi)的不可見光膨脹力減小，使得電子束內(nèi)的不可見光的膨脹力減小，致使膨脹力不能使光線或電子束發(fā)生偏折。當(dāng)撤去燈光，K板右側(cè)空間（環(huán)境）的電磁波密度降低或消失，這時(shí)通過(guò)雙縫的光束或電子束中的電磁波密度與環(huán)境電磁波密度之差變大，使得光束或電子束中的電磁波膨脹力增大，使光線或電子射線向四周發(fā)生偏折，重新出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，這就是消相干的本質(zhì)。在圖（3）中，黃線代表可見光，藍(lán)線代表不可見光，則可見光被不可見光膨脹開了，形成向四周偏折的光線。在電子和光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，從雙縫射出的熱電子或光子都伴隨有一定的熱輻射等電磁波，即從雙縫射出一束溫度高于（密度大于）周圍環(huán)境熱背景的熱輻射等電磁波，這個(gè)溫度高于（密度大于）周圍環(huán)境熱背景的熱輻射等電磁波是有熱傳遞性質(zhì)的，因此，它就要向環(huán)境擴(kuò)散，膨脹，這樣雙縫就發(fā)生干涉。當(dāng)系統(tǒng)環(huán)境熱輻射等電磁波的溫度（密度）和雙縫發(fā)出熱輻射等電磁波的溫度（密度）相差減小到某值時(shí)，即它們的密度差減小到某值時(shí)，干涉消失。如果我們觀察干涉圖像時(shí)，必須給系統(tǒng)照射一定的光，這樣系統(tǒng)的熱輻射等電磁波就有所增加，使得從雙縫出來(lái)的粒子帶的熱輻射等電磁波和系統(tǒng)環(huán)境熱輻射等電磁波密度差減少，擴(kuò)散逐漸減小，干涉逐漸減弱，直到干涉消失；當(dāng)我們撤掉照明光后，干涉會(huì)很快恢復(fù)。在固態(tài)量子器件中發(fā)現(xiàn)了不同類型的低頻電荷，低頻磁通和低頻電流噪聲等，它們都是電荷，磁通和電流帶出的熱輻射波或一定頻率的電磁波。從以上分析得出：干涉消失是逐漸的，肯定會(huì)出現(xiàn)一定的包絡(luò)寬度。法國(guó)Haroche小組1996年完成的腔QED退相干過(guò)程實(shí)驗(yàn)恰好證實(shí)這一點(diǎn)，這和量子力學(xué)正統(tǒng)詮釋的哥本哈根學(xué)派，描述的經(jīng)典儀器引起的坍縮是瞬間的相沖突。量子測(cè)量和量子退相十是和空間電磁波的性質(zhì)聯(lián)系著的，對(duì)量子測(cè)量，量子退相干和空間本質(zhì)的了解會(huì)極大地推動(dòng)科學(xué)的發(fā)展和變革。最后對(duì)雙縫實(shí)驗(yàn)的總結(jié)：在圖（4）中，以K板為界，光源一側(cè)為左側(cè)，干涉一側(cè)為右側(cè)。1在K板左側(cè)，由于做實(shí)驗(yàn)的燈光照明及光源S1和S2的原因，使得左側(cè)空間區(qū)域環(huán)境光密度或電磁波密度遠(yuǎn)大于右側(cè)；也使得從兩光源到K板的光束中電磁波的密度或電子束中電磁波的密度與環(huán)境電磁波密度差不大，不容易使左側(cè)的光束或電子束發(fā)散。2由于K板右側(cè)幾乎沒有電磁波，當(dāng)光束或電子束通過(guò)雙縫，突然從K板左側(cè)到達(dá)K板右側(cè)，光束或電子束中的電磁波膨脹力突然增大，就使得光線或電子射線向四周有很大的偏折。3當(dāng)右側(cè)加入一盞變光照明燈，調(diào)節(jié)燈的亮度就等于調(diào)節(jié)右側(cè)空間區(qū)域的電磁波密度。當(dāng)逐漸增加右側(cè)區(qū)域電磁波的密度，干涉圖像由清晰發(fā)展到模糊最后到干涉圖像消失。關(guān)上燈，干涉圖像立即出現(xiàn)。4光束和電子束中的電磁波密度必須和環(huán)境的電磁波密度之差大于某一個(gè)值之后才能出現(xiàn)清晰的干涉圖像。5實(shí)質(zhì)上，光的干涉圖像是光強(qiáng)度（電磁波密度）的重新分布圖像；電子的干涉圖像是電子的兩縫電子隨機(jī)分布的疊加，即雙縫的電子束不發(fā)生干涉。電子波動(dòng)和光線波動(dòng)都是向前運(yùn)動(dòng)的一種運(yùn)動(dòng)，但他們不是一種波動(dòng)向前的運(yùn)動(dòng)，電子和光運(yùn)動(dòng)有以下不同和相同1：在實(shí)驗(yàn)中，電子運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)，不是波動(dòng)運(yùn)動(dòng)；而在實(shí)際（自然環(huán)境）中，電子是繞原子核的軌道運(yùn)動(dòng)。光線的光子膨脹的直線運(yùn)動(dòng)，也不是一條波動(dòng)光線。2：在自然界，電子是周期的軌道運(yùn)動(dòng)。在理論中，德布羅意波的實(shí)質(zhì)是：將周期的軌道運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成簡(jiǎn)諧波或波函數(shù)來(lái)描述，將沒有物質(zhì)信息的波函數(shù)轉(zhuǎn)換成帶有物質(zhì)質(zhì)量，動(dòng)量和能量等物理量的波函數(shù)。這種轉(zhuǎn)換在初等力學(xué)中早已存在，《新概念物理教程一力學(xué)》中，早已把勢(shì)能或重力的周期變化轉(zhuǎn)換為簡(jiǎn)諧波進(jìn)行描述。電子波的圖像實(shí)質(zhì)是理論圖像，客觀不存在這種圖像。光的波動(dòng)圖像也是理論圖像，更實(shí)質(zhì)的是：光子周期膨脹變化的圖像，不是光運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)圖像。二解讀量子力學(xué)在經(jīng)典力學(xué)中，熱能是位置的函數(shù)，在一維情況下，勢(shì)能函數(shù)可以在平衡點(diǎn)，用泰勒數(shù)展開，最后化成一個(gè)簡(jiǎn)運(yùn)動(dòng)圖象和函數(shù)來(lái)加以描述，通過(guò)德布羅意關(guān)系又將經(jīng)典的熱能波動(dòng)圖象，轉(zhuǎn)化為粒子的振動(dòng)函數(shù)，并證明波函數(shù)就是粒子的振動(dòng)函數(shù)，詳細(xì)請(qǐng)參看新概念物理教程一力學(xué)（第二版）（作者:趙凱華羅蔚茵）｛出版社：高等教育出版社｝。書中介紹了：以拋物線振蕩的球，其勢(shì)能可以轉(zhuǎn)變成簡(jiǎn)諧波函數(shù)來(lái)描述，即周期振蕩的球不是運(yùn)動(dòng)的波，這個(gè)波是來(lái)回振蕩的球。光線是直線向前運(yùn)動(dòng)的，不是波動(dòng)前進(jìn)的。從光源發(fā)出的光子，先發(fā)出的先膨脹，其膨脹力先衰減；后發(fā)出的光子后膨脹，其膨脹力后衰減。從光源發(fā)出的第一個(gè)光子它的膨脹力作用只能傳遞到前面第N個(gè)光子，接著從光源發(fā)出的第二個(gè)光子膨脹力只能到面第N—1個(gè)光子，這是一個(gè)光子作用力距離隨光線在空間周期振蕩前進(jìn)的圖象。這種物理圖象可以用正弦或余弦三角函數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)描述。當(dāng)描述球面光時(shí)可用復(fù)三角函數(shù)描述，我們現(xiàn)在對(duì)光的波動(dòng)描述這樣的。由此我們得出結(jié)論：光波動(dòng)的本質(zhì)是光子膨脹力在光線前進(jìn)中的周期波動(dòng)的圖象，不是光線運(yùn)動(dòng)的波動(dòng)圖象。光的波粒二象性的圖象是：光的粒子性是指光是由光子組成的，光的波動(dòng)性是指光子膨脹力隨光線運(yùn)動(dòng)成周期變化的波動(dòng)現(xiàn)象，而光的運(yùn)動(dòng)是直線前進(jìn)不是周期波動(dòng)前進(jìn)。實(shí)際上從光源發(fā)出的第二個(gè)光子膨脹力作用第一個(gè)光子，兩個(gè)光子膨脹力的合力使第一個(gè)光子能作用到更遠(yuǎn)的光子，隨著時(shí)間的進(jìn)行，第一個(gè)光子后面有無(wú)數(shù)個(gè)從光源發(fā)出的光子這無(wú)數(shù)個(gè)光子膨脹力的合力作用第一個(gè)光子，使第一個(gè)光子的膨脹力傳遞非常遠(yuǎn)。據(jù)此我們得出結(jié)論：光源持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，光強(qiáng)度越大光的傳播距離越遠(yuǎn)。本節(jié)最后我把光的性質(zhì)歸納如下1當(dāng)光子的膨脹力大于CMB和基態(tài)能質(zhì)對(duì)光子的阻尼力時(shí)，光是做加速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)光子膨脹力衰減到小于CMB和基態(tài)能質(zhì)對(duì)光子的阻尼力時(shí)，光做減速運(yùn)動(dòng)。2光波動(dòng)的本質(zhì)是光子膨脹力在光線前進(jìn)中的周期波動(dòng)的圖象，不是光線運(yùn)動(dòng)的波動(dòng)圖3光源持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，光強(qiáng)度越大光的傳播距離越遠(yuǎn)波是什么？電子波，地震波，水波，聲波，光波，輻射波，引力波等一系列波都帶表著什么？物理學(xué)對(duì)波的認(rèn)識(shí)是和水的類比開始的，并產(chǎn)生的圖像。波是存在的物理概念，還是對(duì)一類周期運(yùn)動(dòng)的概括？例如：?jiǎn)螖[是擺錘的往復(fù)的周期運(yùn)動(dòng)，擺錘并不是一條擺動(dòng)的波動(dòng)線。簡(jiǎn)諧波就是可以化為三角函數(shù)的周期振動(dòng)，簡(jiǎn)諧指的是三角函數(shù)的簡(jiǎn)諧性，只要是周期振動(dòng)的線性運(yùn)動(dòng)都可以化為三角函數(shù)的簡(jiǎn)諧波函數(shù)來(lái)描寫。客觀世界不存在一條波動(dòng)前進(jìn)的波和軌跡，所有的波都是力，能量等物理量等周期變化的圖像，不是運(yùn)動(dòng)的波動(dòng)。水波是波幅向外的振蕩傳播，水波各質(zhì)點(diǎn)并沒有向四周前進(jìn)，而是在上下?lián)u曳。因此，簡(jiǎn)諧波是將周期運(yùn)動(dòng)的化為三角函數(shù)一類運(yùn)動(dòng)的總稱。在經(jīng)典力學(xué)中光的運(yùn)動(dòng)被化成簡(jiǎn)諧波來(lái)描寫，光的運(yùn)動(dòng)是球?qū)ΨQ的放射性的膨脹傳播，不是波動(dòng)前進(jìn)。對(duì)波的測(cè)量實(shí)際上是對(duì)波的函數(shù)圖像進(jìn)行測(cè)量，即對(duì)波函數(shù)的理論圖(紙)進(jìn)行測(cè)量。我們知道波動(dòng)是無(wú)法同時(shí)測(cè)量位置和波長(zhǎng)的，要確定位置就要損失波長(zhǎng)，要確定波長(zhǎng)就無(wú)法確定位置，即在圖紙上波是測(cè)不準(zhǔn)的。由此我們得到兩點(diǎn)：1波是理論存在，粒子是客觀存在。2測(cè)不準(zhǔn)是理論上測(cè)不準(zhǔn)，跟現(xiàn)實(shí)沒有關(guān)系。在光具有波粒二象性的啟發(fā)下，法國(guó)物理學(xué)家德布羅意(1892?1987)在1924年提出一個(gè)假說(shuō)，指出波粒二象性不只是光子才有，一切微觀粒子，包括電子和質(zhì)子、中子，都有波粒二象性.他把光子的動(dòng)量與波長(zhǎng)的關(guān)系式p=h/A推廣到一切微觀粒子上，指出：具有質(zhì)量m和速度v的運(yùn)動(dòng)粒子也具有波動(dòng)性，這種波的波長(zhǎng)等于普朗克恒量h跟粒子動(dòng)量mv的比.即X=h/(mv).這個(gè)關(guān)系式后來(lái)就叫做德布羅意公式.前文指出：客觀不存在波動(dòng)現(xiàn)象，波動(dòng)是理論圖像不是客觀物理圖像。德布羅意波是將物質(zhì)粒子的質(zhì)量，動(dòng)量和能量帶入三角函數(shù)的簡(jiǎn)諧波函數(shù)來(lái)描寫，即運(yùn)用光子的膨脹能量和粒子的動(dòng)能等同起來(lái)，即德布羅意動(dòng)量關(guān)系，將粒子周期運(yùn)動(dòng)同簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)建立起關(guān)系，將粒子周期運(yùn)動(dòng)圖像化為粒子受力，或能量的周期振動(dòng)圖像來(lái)描寫。這樣就給簡(jiǎn)諧波輸入了質(zhì)量，動(dòng)量，能量等相關(guān)的物理量，這樣帶有德布羅意波物質(zhì)信息的簡(jiǎn)諧波動(dòng)力學(xué)就是量子力學(xué)。量子力學(xué)的幾率波是粒子作用力或能量分布的振動(dòng)圖像。量子力學(xué)是通過(guò)德布羅意波進(jìn)入微觀世界的，她將微觀周期運(yùn)動(dòng)圖像轉(zhuǎn)換為宏觀的簡(jiǎn)諧振動(dòng)圖像來(lái)描寫。由此我們可以得出，在量子力學(xué)中，波粒二象性可解釋為：波是理論圖象，粒子是客觀存在。電子的雙縫實(shí)驗(yàn)是多達(dá)20000個(gè)以上電子形成的隨機(jī)概率分布圖象，兩個(gè)電子或波包相互干涉只能是勢(shì)能或電場(chǎng)力的疊加，不可能是電子出現(xiàn)的概率疊加。在物理學(xué)中，力是可以疊加的，有相應(yīng)的物理圖象；而電子出現(xiàn)的概率怎樣干涉，怎樣疊加，沒相應(yīng)的物理圖象，出現(xiàn)的次數(shù)可以干涉，很難想象。玻恩的波函數(shù)概率詮釋無(wú)相應(yīng)的物理圖象，波函數(shù)是勢(shì)能的振動(dòng)函數(shù)，勢(shì)能由電場(chǎng)力決定的，所以波函數(shù)也是力的振動(dòng)函數(shù)，波函數(shù)的模的平方就應(yīng)表示為電子受電場(chǎng)力的概率分布。因此，電子波等物質(zhì)波客觀不存在，只是理論存在，物質(zhì)波就是將物質(zhì)質(zhì)量，能量和動(dòng)量的物理量帶入波函數(shù)形成的理論波。量子力學(xué)是將有定域性的的客觀世界轉(zhuǎn)化為非定域性的波動(dòng)的函數(shù)圖像和波函數(shù)理論來(lái)進(jìn)行描寫的。這是一種變換方法的描寫，并沒有改變客觀世界的本質(zhì)，也不代表客觀世界就有這樣的性質(zhì)。換句話說(shuō)，量子力學(xué)是將經(jīng)典波動(dòng)理論同德布羅意波相結(jié)合而形成的理論。將粒子賦予波動(dòng)性是因?yàn)榱孔恿W(xué)描述的需要，不是客觀存在。正如玻爾所說(shuō)的：根本就不沒有什么量子世界，僅僅只有一個(gè)抽象的量子物理描述。認(rèn)為物理學(xué)的任務(wù)是發(fā)現(xiàn)自然是怎樣的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的，物理學(xué)關(guān)心的是我們關(guān)于自然能說(shuō)什么。的確不存在量子世界，量子世界是因函數(shù)轉(zhuǎn)換而形成的假象。量子世界是由量子化引起的，量子化的實(shí)質(zhì)是將光的動(dòng)能同普朗克能量子；將粒子的動(dòng)能同德布羅意波等同起來(lái)，再經(jīng)過(guò)薛定諤方程來(lái)描述世界的。量子測(cè)量與量子退相十一徹底揭開量子力學(xué)的神秘面紗經(jīng)典力學(xué)的機(jī)械波和電磁波的波函數(shù)具有相同的數(shù)學(xué)形式和結(jié)構(gòu)，都是將復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)圖象化為簡(jiǎn)單的振動(dòng)圖象來(lái)描寫，量子力學(xué)與經(jīng)典波動(dòng)不同的是用德布羅意波進(jìn)行這樣的轉(zhuǎn)換的。用振動(dòng)與波來(lái)描述世