从花园里飘出来的花香，也是连续的、广延的，但如果我们坐在汽车上高速冲过这团香气时，则我们就会觉得这团香气是一个“香子”。

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“波粒二象性”的物理诠释与哲学分析
薛泮郎
一、概论
1900年，德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时，提出了一个能量量子化假设。他认为，黑体辐射的能量不是连续的，而是一包一包的，每包的能量为E=nhf 。 n=0,1,2,3,……。
由于黑体辐射本质上是一种光辐射，所以普朗克假设实际上就是说，光具有粒子性。而到了1924年，法国的德布罗意又提出了一个颠覆性的假设：电子具有波动性！他还说电子的频率和波长可以表示为 f=E/h , λ=h/p ; 式中，E为电子的能量，p为电子的动量，h为普朗克常数。
这二人的新理论，不仅开创了物理学的新时代，而且也使物理学进入了从未有过的混乱。这不仅是物理学上的混乱，而且也是哲学上的混乱。混乱的核心，就是所谓的“波粒二象性”。“光既是波又是粒子，电子既是粒子又是波”。到底是什么呢？怎么理解呢？人们无法理解这种自相矛盾的怪物。在人们无法理解的情况下，一些物理学家干脆说，就是这样，不用问了；没有人知道这是为什么。
弄清楚这是为什么，是物理学家的责任。物理学家不应该指着一个物理学本体说，它“既是这，又是那”；这破坏了逻辑的同一性。人们的思维，是在一定的逻辑基础上进行的，在这个逻辑基础上，人类已经积累了几千年的知识，而且还正在积累新的知识，物理学家没有理由去击毁这个基础。
二、“波粒二象性”的物理本质
先说光的“粒子性”。光是粒子吗？如果说不是，那么它在黒体辐射、光电效应和康普顿效应中的表现，为什么又是那样象呢？根据这些现象，我们无法说它不象“粒子”。但是，这种“象”只是表现的“象”，而不是本体的“是”。光在本体上是不能称为粒子的，因为它和本体上的粒子具有根本不同的时空特性。它之所以表现得象”粒子”，是因为这些光都是从原子内发出的，它们的波长很短，定域也很小，这些尺度都和接收系统或观察系统的尺度差不多。当它们和接收系统发生作用时，整个反应过程所用的时间极短，定域也很小，就像粒子与粒子之间的碰撞一样，以至于把它们称为“粒子”。这就是光的“粒子性”的本质原因。把光称为“粒子”，只是一种效果上的类比，本体上它们仍然是波。普朗克关于光量子的假说，只是一种方法论上的革命，而不是认识论上的革命。由无线电设备发出的无线电波，没有人认为它是“粒子”，这是因为它的波长远大于接收器的尺寸所致。像不像粒子，取决于光的波长和接收器的尺寸对比。一般地说，能不能把研究对象当成一个量子，取决于研究者的时空尺度与研究对象的时空尺度之间的对比。打一个比方，在我们的生活中，我们把地球看成是连续的、广延的，而用光年的尺度来测量地球时，则地球就是一个“粒子”。再举一个例子，从花园里飘出来的花香，也是连续的、广延的，但如果我们坐在汽车上高速冲过这团香气时，则我们就会觉得这团香气是一个“香子”。
再说电子的“波动性”。电子，一开始为人类所认识，就是一个粒子。但它后来的表现，的确令人大吃一惊；它竟能在接收屏上打出衍射图样和干涉图样！这些图样以前只有光波才能做出，现在电子也能做出，不就说明电子也是一种波吗？但是，仅仅根据这些现象，还不能断定电子就是波。为了弄清这种现象的本质，我们应该从更深层次上考察一下衍射图样和干涉图样产生的过程。
实验表明，电子在自由状态下，并不表现出波的性质，也不表现出波的效果，只是在和晶体发生作用后，才表现出了“波”的效果。由于晶体是由原子排列而成的，所以我们可以确定地说，“电子的波动效果，是电子在和原子或原子阵列发生作用时产生的”。下面就分析电子在小孔衍射和双缝干涉过程中的“波动”机理。