1、 二、电磁质量的波粒二象性Einstein和玻尔们虽然接受了马赫的思想，但并未充分认识经验实践主义对形而上学对立性批判的伟大意义，他们挺枪跃马冲破了形而上学重围，却在最后一道壁障前止步，仍限于微观与宏观的对立。玻尔提出了互补原理（或称并协原理），认为微观粒子具有波粒二象性，波动性和粒子性不能同时在同一实验中表现出来，只能在互斥的两类实验中分别表现出来。玻尔的互补原理参考了中国的阴阳理论，玻尔认为太极图可以图示互补性，并把太极图作为自己的徽章。其实波粒二象决不能看作是波与粒两种孤立形式放在一起，也不能认为是此时为波，彼时为粒，它是一个不可分割的整体。从局部看为粒，从整体看为波、为场。洛伦次变换站
2、在纯粹数学的观点来看，其实是场变换。把相对论称为场论没有错。场和波是天生的一对，场是波的运动空间，二者都是四维。当然，常见的定态场都是三维的。连续介质力学、柔性力学、结构力学、流体力学、电动力学、旧量子力学、其中的很多定态场都是三维的。自然其中的方程也就都不遵守洛伦次变换了。其中涉及到的定态波也是三维的。当然，场也可以是二维、一维的，甚至是0维的。场根据数学可以分成矢量场和标量场两大类。以经典力学的观点看，场和波是天生一对；粒子和波则是天生的对头。宏观粒子的维数最多是3；宏观波的维数最多是4。有波的存在则一定有场的存在。反之，则不一定。有粒子的存在则一定有场的存在。反之，则不一定。波和场的空间
3、属性和时间属性都是全域性的；而粒子的空间属性和时间属性则是局域性的。以量子力学的观点看，波-粒-场三者是天生的三胞胎。空间维数都是四。有波的存在则一定有场的存在。反之，则亦然。有粒子的存在则一定有场的存在。反之，则亦然。波和场的空间属性和时间属性是全域性的也可以是局域性的；而粒子的空间属性和时间属性既可以是局域性的也可以是全域性的。不论是以经典力学的观点看，还是以量子力学的观点看，波-粒-场三者的关系是现有全部物理学所有分支的基本家当。对于电磁波、物质波，在实验上，微观与宏观没有截然的界限，也没有任何区别。对于粒子，在实验上，微观与宏观有截然的界限，区别明显。宏观粒子都是三维的性质的，没有波动
4、性，尽管流行的做法是根据海森堡的测不准关系，说宏观粒子的波动性很小，比如，地球、太阳等等。微观粒子都是四维性质的，全部具有波-粒二象性。波动方程的经典形式为,电磁波方程 中，为定值，不存在速度迭加。普朗克和爱因斯坦的理论揭示出光的微粒性，但并不否定光的波动性，因为光的波动理论早已被干涉、衍射等现象所完全证实。这样，光就具有微粒和波动的双重性质，这种性质称为光的波粒二象性。在物理学中，对于光子可以用两个重要的公式进行描述，即h/h/mc与mc2h,其中各符号的物理意义分别是：c为光速，为光子的波长，为光子的频率，m为光子的动质量，为光子的能量，为光子的动量（mC）。且其中c、的关系有：c。这两个
5、公式的发现应归于普朗克和Einstein。1924年，法国青年物理家德布罗意（.debroglie），凭其独创精神把这两个公式推广到光子以外的实物粒子，认为质量为m，并以速度V运动的粒子，也有一定的波长和频率与之相应，这些量之间的关系也与光子的情况类似：mVh/,Emc2h,或用相对论关系表示为：h/h/mh（1-2/c2）1/2/ m0,E/hmc2/hm0c2/h（1-2/c2）1/2,其中，E为粒子的总能，m0为粒子的静质量，为粒子的动量，C为光速，为粒子的频率等等。这种理解应该是公认的。德布罗意波公式后来为电子等粒子的衍射实验所证实，并且成为量子力学发展的基础,这也是物理学史的事实。最
6、早验证德布罗意公式的实验是于1927年戴维孙（C.J.Davisson）和革未（L.H.Germer）做的电子在镍单晶体上的衍射实验。实验中安排65。当加速电势差为54V时测得出现电子流的峰值。镍的晶格常数d9.110-11（m）用布拉格公式：zdsinkc（k0，1，2，3）求得波长1.65A这与用德布罗意的波长公式h/Ph/mh（1-2/c2）1/2/ m0vh/（2em0u）1/2求得的1.67A很接近。物理学上波动概念一直沿用弹性介质中机械振动的传播过程所产生的现象，并以惠更斯1690年所建立的原理解释之。惠更斯原理：介质中波动传到的各点，不论在同一波阵面或不同波阵面上，都可以看作是发
7、射子波的波源；在任一时刻，这些子波的包迹就是新的波阵面。解释了波动的折射、反射、干涉、衍射等一系列机械波动与声学的现象。并建立波动方程与能流密度方程w=Sin(t-/)，其中为质量密度，为振动幅度，周期变换角速度。光是一种electromagnetic field，同时又是由光子组成，即光具有波粒二象性，说明电磁质量具有波粒二象性。现代物理学的实验表明，电子、原子、分子、质子和中子等一切微观粒子都具有波粒二象性，而且其波长、频率、动量和能量都有德布罗意关系式联系起来了，笔者认为它们只是引力质量的波粒二象性，电磁质量的波粒二象性只有在光速运动时才表现出来，引力质量具有波粒二象性说明电磁质量与引力
8、质量具有等价性的一面。引力质量与电磁质量的波粒二象性都是粒子与空间量子相互作用的结果，或者说是相对空间与绝对空间相互作用的表现形式。苏联物理学家V.法布里康教授和他的同事们已完成了一个实验，在这个实验里观察到单电子的衍射。这充分说明电磁质量与引力质量本身具有波粒二象性，而非群体效应。一个宏观物体的动量大于组成其微粒的De Broglio波长，广义相对论必须修正。质子与电子的电磁质量的速度为0，但是引力能量不能用h表示。由于引力质量满足Lorentz transformation，因此波长也是一个变量，=h/(mv)=h(1/v2-1/c2)0.5/m0，速度越大，波长越短。当速度达到光速时，波长为0。这也符合量子力学的对应原理，它可以用实验证实。经典电动力学在微观领域受到局限的主要原因在于，它对带电物质的描述只反映其粒子性的一面，而对electric field的描述则只反映其波动性的一面。在量子理论中，把electric field的Maxwell,s equation量子化后，发展为量子电动力学。目前量子电动力学对各种物理过程的理论计算和实验结果在很高精确度下相符，表明它有反映客观规律的正确性的一面。因此电磁质量具有波粒二象性。电磁质量以光速运动时，波粒二象性才表现出来。 4 / 4
