作者天津濱海新區(qū)石油研究院李新民摘要：本文率先從客觀現(xiàn)象，以實在論，無想象和無任何假設(shè)的情況下，對科學第一困惑實驗——光和電子雙縫實驗給出了客觀實際的解讀。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，都是隨時間自由膨脹的?；旌瞎鉃槭裁慈菀装l(fā)散，就是因為混合光中不可見光膨脹的結(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，電子束就開始向四周膨脹。電子束從窄縫通過，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，電子束通過窄縫發(fā)生突然的偏折。本文對量子力學的解讀是：量子力學是將有定域性的的客觀世界轉(zhuǎn)化為非定域性的波動的函數(shù)圖像和波函數(shù)理論來進行描寫的。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，量子力學是將經(jīng)典波動理論同德布羅意波相結(jié)合而形成的理論。將粒子賦予波動性是因為量子力學描述的需要，不是客觀存在。關(guān)鍵詞：雙縫實驗量子力學干涉物質(zhì)波德布羅意波量子力學一方面取得巨大的成功，另一方面量子力學又困惑了科學界近100年，至今沒有人能讀懂和解讀量子力學。量子力學所有困惑和難題主要是量子測量帶來的，而對量子測量的困惑和無法解讀又表現(xiàn)在光和電子的雙縫實驗上。也就是說真正要揭開量子力學的秘密，必須找到隱藏在光和電子雙縫實驗背后的物理機制。一解讀量子力學雙縫實驗在分析雙縫實驗之前，我們先來看看光和電子的單縫實驗。圖（1）光的干涉實驗示意圖，圖（2）是光的衍射實驗示意圖，圖（3）是光通過雙縫后膨脹，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（2）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，都是隨時間自由膨脹的?；旌瞎鉃槭裁慈菀装l(fā)散，就是因為混合光中不可見光膨脹的結(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，電子束就開始向四周膨脹。電子束從窄縫通過，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。當從光源發(fā)出的光經(jīng)過窄縫A-B后，通過窄縫光束的密度和K板右側(cè)空間的電磁波密度差較大，且大于左側(cè)。當光密度與環(huán)境電磁波密度之差達到一定值時，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）變成電子單縫實驗。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。當熱電子束通過窄縫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)）之差遠大于右側(cè)，當電子束中的熱輻射波密度與環(huán)境熱輻射波密度之差達到一定值時，電子束就明顯地向四周偏折。光和電子的雙縫實驗如（圖4）所示圖（3）在圖（4）中的光或電子雙縫實驗中，如果在K板右側(cè)照射燈光，觀察電子是從哪一個縫通過的，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，這時通過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驗中，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)境擴散，膨脹，這樣雙縫就發(fā)生干涉。當系統(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，即它們的密度差減小到某值時，干涉消失。如果我們觀察干涉圖像時，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，擴散逐漸減小，干涉逐漸減弱，直到干涉消失；當我們撤掉照明光后，干涉會很快恢復。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，肯定會出現(xiàn)一定的包絡(luò)寬度。法國Haroche小組1996年完成的腔QED退相干過程實驗恰好證實這一點，這和量子力學正統(tǒng)詮釋的哥本哈根學派，描述的經(jīng)典儀器引起的坍縮是瞬間的相沖突。量子測量和量子退相干是和空間電磁波的性質(zhì)聯(lián)系著的，對量子測量，量子退相干和空間本質(zhì)的了解會極大地推動科學的發(fā)展和變革。最后對雙縫實驗的總結(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)，由于做實驗的燈光照明及光源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，當光束或電子束通過雙縫，突然從K板左側(cè)到達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值之后才能出現(xiàn)清晰的干涉圖像。5實質(zhì)上，光的干涉圖像是光強度（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分布的疊加，即雙縫的電子束不發(fā)生干涉。電子波動和光線波動都是向前運動的一種運動，但他們不是一種波動向前的運動，電子和光運動有以下不同和相同1：在實驗中，電子運動是直線運動，不是波動運動；而在實際（自然環(huán)境）中，電子是繞原子核的軌道運動。光線的光子膨脹的直線運動，也不是一條波動光線。2：在自然界，電子是周期的軌道運動。在理論中，德布羅意波的實質(zhì)是：將周期的軌道運動轉(zhuǎn)換成簡諧波或波函數(shù)來描述，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，動量和能量等物理量的波函數(shù)。這種轉(zhuǎn)換在初等力學中早已存在，《新概念物理教程—力學》中，早已把勢能或重力的周期變化轉(zhuǎn)換為簡諧波進行描述。電子波的圖像實質(zhì)是理論圖像，客觀不存在這種圖像。光的波動圖像也是理論圖像，更實質(zhì)的是：光子周期膨脹變化的圖像，不是光運動的運動圖像。二解讀量子力學在經(jīng)典力學中，熱能是位置的函數(shù)，在一維情況下，勢能函數(shù)可以在平衡點，用泰勒數(shù)展開，最后化成一個簡運動圖象和函數(shù)來加以描述，通過德布羅意關(guān)系又將經(jīng)典的熱能波動圖象，轉(zhuǎn)化為粒子的振動函數(shù)，并證明波函數(shù)就是粒子的振動函數(shù)，詳細請參看新概念物理教程—力學（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，其勢能可以轉(zhuǎn)變成簡諧波函數(shù)來描述，即周期振蕩的球不是運動的波，這個波是來回振蕩的球。光線是直線向前運動的，不是波動前進的。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)出的第一個光子它的膨脹力作用只能傳遞到前面第N個光子，接著從光源發(fā)出的第二個光子膨脹力只能到面第N－1個光子，這是一個光子作用力距離隨光線在空間周期振蕩前進的圖象。這種物理圖象可以用正弦或余弦三角函數(shù)進行數(shù)學描述。當描述球面光時可用復三角函數(shù)描述，我們現(xiàn)在對光的波動描述這樣的。由此我們得出結(jié)論：光波動的本質(zhì)是光子膨脹力在光線前進中的周期波動的圖象，不是光線運動的波動圖象。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，光的波動性是指光子膨脹力隨光線運動成周期變化的波動現(xiàn)象，而光的運動是直線前進不是周期波動前進。實際上從光源發(fā)出的第二個光子膨脹力作用第一個光子，兩個光子膨脹力的合力使第一個光子能作用到更遠的光子，隨著時間的進行，第一個光子后面有無數(shù)個從光源發(fā)出的光子這無數(shù)個光子膨脹力的合力作用第一個光子，使第一個光子的膨脹力傳遞非常遠。據(jù)此我們得出結(jié)論：光源持續(xù)時間越長，光強度越大光的傳播距離越遠。本節(jié)最后我把光的性質(zhì)歸納如下1當光子的膨脹力大于CMB和基態(tài)能質(zhì)對光子的阻尼力時，光是做加速運動；當光子膨脹力衰減到小于CMB和基態(tài)能質(zhì)對光子的阻尼力時，光做減速運動。2光波動的本質(zhì)是光子膨脹力在光線前進中的周期波動的圖象，不是光線運動的波動圖3光源持續(xù)時間越長，光強度越大光的傳播距離越遠波是什么？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？物理學對波的認識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，還是對一類周期運動的概括？例如：單擺是擺錘的往復的周期運動，擺錘并不是一條擺動的波動線。簡諧波就是可以化為三角函數(shù)的周期振動，簡諧指的是三角函數(shù)的簡諧性，只要是周期振動的線性運動都可以化為三角函數(shù)的簡諧波函數(shù)來描寫。客觀世界不存在一條波動前進的波和軌跡，所有的波都是力，能量等物理量等周期變化的圖像，不是運動的波動。水波是波幅向外的振蕩傳播，水波各質(zhì)點并沒有向四周前進，而是在上下?lián)u曳。因此，簡諧波是將周期運動的化為三角函數(shù)一類運動的總稱。在經(jīng)典力學中光的運動被化成簡諧波來描寫，光的運動是球?qū)ΨQ的放射性的膨脹傳播，不是波動前進。對波的測量實際上是對波的函數(shù)圖像進行測量，即對波函數(shù)的理論圖（紙）進行測量。我們知道波動是無法同時測量位置和波長的，要確定位置就要損失波長，要確定波長就無法確定位置，即在圖紙上波是測不準的。由此我們得到兩點：1波是理論存在，粒子是客觀存在。2測不準是理論上測不準，跟現(xiàn)實沒有關(guān)系。在光具有波粒二象性的啟發(fā)下，法國物理學家德布羅意（1892～1987）在1924年提出一個假說，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．他把光子的動量與波長的關(guān)系式p＝h/λ推廣到一切微觀粒子上，指出：具有質(zhì)量m和速度v的運動粒子也具有波動性，這種波的波長等于普朗克恒量h跟粒子動量mv的比．即λ＝h/（mv）．這個關(guān)系式后來就叫做德布羅意公式．前文指出：客觀不存在波動現(xiàn)象，波動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，動量和能量帶入三角函數(shù)的簡諧波函數(shù)來描寫，即運用光子的膨脹能量和粒子的動能等同起來，即德布羅意動量關(guān)系，將粒子周期運動同簡諧運動建立起關(guān)系，將粒子周期運動圖像化為粒子受力，或能量的周期振動圖像來描寫。這樣就給簡諧波輸入了質(zhì)量，動量，能量等相關(guān)的物理量，這樣帶有德布羅意波物質(zhì)信息的簡諧波動力學就是量子力學。量子力學的幾率波是粒子作用力或能量分布的振動圖像。量子力學是通過德布羅意波進入微觀世界的，她將微觀周期運動圖像轉(zhuǎn)換為宏觀的簡諧振動圖像來描寫。由此我們可以得出，在量子力學中，波粒二象性可解釋為：波是理論圖象，粒子是客觀存在。電子的雙縫實驗是多達20000個以上電子形成的隨機概率分布圖象，兩個電子或波包相互干涉只能是勢能或電場力的疊加，不可能是電子出現(xiàn)的概率疊加。在物理學中，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)概率詮釋無相應(yīng)的物理圖象，波函數(shù)是勢能的振動函數(shù)，勢能由電場力決定的，所以波函數(shù)也是力的振動函數(shù)，波函數(shù)的模的平方就應(yīng)表示為電子受電場力的概率分布。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，能量和動量的物理量帶入波函數(shù)形成的理論波。量子力學是將有定域性的的客觀世界轉(zhuǎn)化為非定域性的波動的函數(shù)圖像和波函數(shù)理論來進行描寫的。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，量子力學是將經(jīng)典波動理論同德布羅意波相結(jié)合而形成的理論。將粒子賦予波動性是因為量子力學描述的需要，不是客觀存在。正如玻爾所說的：“根本就不沒有什么量子世界，僅僅只有一個抽象的量子物理描述。認為物理學的任務(wù)是發(fā)現(xiàn)自然是怎樣的觀點是錯誤的，物理學關(guān)心的是我們關(guān)于自然能說什么。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，量子化的實質(zhì)是將光的動能同普朗克能量子；將粒子的動能同德布羅意波等同起來，再經(jīng)過薛定諤方程來描述世界的。

量子測量與量子退相干--徹底揭開量子力學的神秘面紗經(jīng)典力學的機械波和電磁波的波函數(shù)具有相同的數(shù)學形式和結(jié)構(gòu)，都是將復雜的運動圖象化為簡單的振動圖象