自从发现微观世界的波粒二象性^[1]之后，对这个怪胎的争论从来没有停止过。按照宏观的经验来看，一个“东西”要么只是实体，要么只是“波”。但既“是”粒子又“是”波，算什么呢？

 

比如水是实体，水波是波，你不会认为水同时既是水，又是波。你很清楚，水波只不过是风吹过水面形成的，因此，水波是水的运动方式，当水停止运动了，水波也就消失了，所以水是实物不是波。

 

不过水波是“物质”波，而且是平面波，不是微观粒子那样的“空间波”，拿二者来比较比较牵强，勉强可以帮助理解。估妄言之。

 

当然你不会把水称为粒子，水就是水。水由水分子组成，每个水分子由两个氢原子和一个氧原子组成，每个氢原子由一个质子和电子，每个质子由什么夸克胶子之类构成，每个夸克？也许这就是我们站在自己的尺度上对“物质”的思维模式：你会愿意去寻根问底的找构成你的物质，但你不怎么会关心你构成了什么。也许在单个原子看来，他根本没有构成什么：他就是自己。两个原子之间的距离，很多时候要比两个人之间的距离要远。我们有很多关于强相互作用的理论和实验，但我们是否真的理解了强力呢？我们是如何通过人与人之间的关系组成了一个国家呢？你并没有用一个绳子把所有人捆到一起！所以很多时候我们的经验如果固化了，就会影响我们对跨尺度事物的理解。在理解微观世界和宇观尺度时，只有规则和本质是相通的，表象则都是千差万别的。“看到”粒子和波，都是表象。

 

因此，“波粒二象性”中的“象”我理解为“表象”和“现象”，也许既“是”粒子又是“波”这个说法并不那么准确，准确的说法或许应该是微观世界既体现出粒子的性质又体现出波的性质。

 

然而我们要以为只有微观世界才表现出波粒二象性就错了，按照目前的观点，宏观世界的物质也具有“波动性”，当然同时他们也具有“粒子性”。

 

“之所以在日常生活中观察不到物体的波动性，是因为他们的质量太大，导致特征波长比可观察的限度要小很多，因此可能发生波动性质的尺度在日常生活经验范围之外。这也是为什么经典力学能够令人满意地解释“自然现象”。反之，对于基本粒子来说，它们的质量和尺度决定了它们的行为主要是由量子力学所描述的，因而与我们所习惯的图景相差甚远。”^[1]

 

尽管如此，微观世界的波粒二象性对于普通人来说还是很诡异，因为这与大多数人的经验不符合。当然，不会有人真的看到了波或粒子，人们只能通过实验的结果来推断。“新的形式系统是在什么样的意义上描述原子的呢？波动图像与微观图像间二象间的佯谬尚未解决，这些佯谬不知因为什么缘故而潜伏在数学方案中。”^[2]所以我们并不能说：微观世界就是这样的；我们只能说：从现象看来可能是这样的。而围绕波粒二象性展开的研究获得的诺贝尔奖，真是数不胜数。这其中的每一个诺贝尔奖基本上都意味着人类对世界的认识迈出了一大步。

 

爱因斯坦因为狭义相对论和广义相对论而伟大，却因为光电效应而获得诺贝尔奖。光电效应是说，“人们观察到将一束光线照射在某些金属上会在电路中产生一定的电流。可以推断是光将金属中的电子打出，使得它们流动。然而，人们同时观察到，对于某些材料，即使一束微弱的蓝光也能产生电流，但是无论多么强的红光都无法在其中引出电流。根据波动理论，光强对应于它所携带的能量，因而强光一定能提供更强的能量将电子击出。然而事实与预期的恰巧相反。”^[1]

 

为此，爱因斯坦认为光是“一份一份”的，每个光子都携带一定的能量，而单个光子的能量与频率有关而非强度，即著名的方程：E=hν。每个电子只能整份地接受每个光子的能量，只有当光子的能量（频率）达到一定的程度，才能把电子击出形成电流。简单地说，设频率为ν₀的光子刚好能使某种金属产生电流，那么，频率高于ν₀的光子也能让该金属产生电流。反之，频率小于ν₀的光子，即使单位面积上的光强是前者的10倍，也不能让金属产生电流。

 

德布罗意发展了爱因斯坦的方程，他认为实物粒子也有波粒二象性，提出方程：λ=h/p，其中λ是波长，p是动量，λ=c/p，由E=mc²，E=mc•c=p•c，则p=E/c，λ=c/ν=ch/E=ch/pc=h/p。

 

德布罗意方程实际上是爱因斯坦等式的一般化，因此他获得了诺贝尔奖。德布罗意所谓的实物粒子即是电子之类的“粒子”，而“在贝尔实验室Clinton Joseph Davisson和Lester Halbert Germer以低速电子束射向镍单晶获得电子经单晶衍射，测得电子的波长与德布罗意公式一致。在阿伯丁大学，George Paget Thomson以高速电子穿过多晶金属箔获得类似X射线在多晶上产生的衍射花纹，确凿证实了电子的波动性；以后又有其他实验观测到氦原子、氢分子以及中子的衍射现象，微观粒子的波动性已被广泛地证实。”^[1]

 

同时，粒子的“波象”并不是由大量的粒子形成的统计现象，单个光子和电子同样可以产生干涉波，这就让人们十分迷惘，“一个”东西怎么可能既在这里，又在那里呢？

 

也许我们可以突破粒子和波的观念，把它们看成能量的聚合体。能量密度特别大的地方就是强子^[3]，能量密度特别小的就是轻子。当这团能量聚合体被扰动的时候，它就被观测为波；而当扰动使得它们必须表现出一种群集性的时候，它们就表现为一“个”“粒子”。就好像人是由细胞构成，更多的时候，你一个整体的人，你不会感到细胞的存在，你感到的是“你”的存在，这是你的细胞的群集智慧^[4]；而在某些特殊的时候，你可以由无数个细胞“构成”，比如你被割了一刀割下来无数细胞，但你还活着，你还是你。

 

当然，人无法做到象单个光子那样穿过两条狭缝，也许我们可以通过别的方式来说明我们是可以“干涉”的：你可以一手拿着电话和客户聊天另一手在键盘上打字眼睛盯着邻桌的美女心里却想着晚上去哪里蹭饭—你可以出现在四个不同的“时空”里！

 

假若把一个人一生的活动全部录像，然后以10万倍的速度播放，我们会看到什么？这个人可能出现在以地球为尺度的空间里的任何一处，只是他出现在某几处的概率特别大而已。

 

好了，现在微观世界的东西我们不能说它们是粒子还是波了，也许他根本不是我们想象中的那些“东西”，它们就像水一样，没有形状，也无所谓大小，容器（实验）是什么样子就是什么样子，搅两下就能起波，抓一把就会湿手。我们知道在没有风的时候水面“风平浪静”，是没有水波的，有风则起浪，也就是说，“波”我们可以看成能量扰动的结果。而微观世界的能量是不断“涨落”的，涨落者，扰动也，能量涨落就形成了“波”；而如果没有被扰动，或者这个扰动相对于观测手段来说是微不足道的，也许我们就“看”到了“粒子”。

 

一般来说，能解释现象并被重复实验检测的理论就是一个不错的理论，也许我们不必纠缠于他是不是真理，因为我们知道，我们离真理还远得很。如果这个理论能够和其他理论融合在一起，这真的是一个好理论，而如果这个理论能够让我们认识世界的方法改变，这就是一个极品的理论了。

 

波粒二象性是表象，也许不是本质，作为大多数物理定律来说，能够准确描述表象已经足够，要揭示本质很多时候是哲学的事情：当然，哲学意义的本质也不是什么牢不可破的本质，只是说，哲学的本质是可以绕过现象的，而物理学则不能。

 

所以，微观世界是粒子还是波，其实根本不是一个问题。因为波粒二象性是谁也抹杀不了的，要说明其本质是波还是粒子，从理论上说明也好数学上推导也好，都不过是要把活做得更漂亮罢了。

 

所以我更关心我们把微观世界看成粒子时，我们的思维体系是怎样的；而我们把微观世界看成波时，我们的思维体系又该是怎样？

 

从宏观的经验出发，把微观世界看成粒子是顺利成章的，粒子是有形的实体，有形的世界建筑在有形的粒子之上，这看起来非常清楚；也许人们不能接受的是，我们自己有形的实体生命竟然是建筑在波的世界上。在人眼里，一切是那么稳定而确定的：太阳每天东方升起西方落下，人不能穿墙而过，世界就是由这样的实体物质构成的。是的，一群有实无形的波怎么可能构成实体物质呢？微小的扰动就可能造成波的变化，怎么能构成稳定而实在的世界呢？

 

我之所以愿意认为微观世界“是”波，是因为这样来审视我们的世界，我们也许可以有另一种思维模式。如果我们能够像孙悟空一样随意变化，钻到原子内部，我们也许会发现，一切是那么的稳定和有序。而如果一个眼睛象太阳那么大的巨人通过仪器观测我们时，我们每个人都会表现出波粒二象性。这实际上也是和量子力学一致的，因为质量的尺度是相对的，我们每一个人都是相对于微观的巨人，和相对于宏观的侏儒。

 

[1] 百度百科  波粒二象性

[2] 海森堡  《物理学和哲学》

[3] 百度百科  基本粒子

[4] 百度百科  群集智能

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