波粒二象性中所蘊含的哲學(xué)思想

1、  波粒二象性中所蘊含的哲學(xué)思想   波粒二象性中所蘊含的哲學(xué)思想一、粒子指的是什http:/www.lwlm.com么按類比的方式，粒子就象我們看到的沙子，一粒一粒的，應(yīng)該說這樣的觀念是不錯的。但是從來沒有那位物理學(xué)家對粒子性規(guī)定過什么。?“赫茲于1887年發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)，愛因斯坦第一個成功的解釋了光電效應(yīng)。金屬表面在光輻照作用下發(fā)射電子的效應(yīng)，發(fā)射出來的電子叫做光電子。光波長小于某一臨界值時方能發(fā)射電子，即極限波長，對應(yīng)的光的頻率叫做極限頻率。臨界值取決于金屬材料，而發(fā)射電子的能量取決于光的波長而與光強度無關(guān)，這一點無法用光的波動性解釋。還有一點與光的

2、波動性相矛盾，即光電效應(yīng)的瞬時性，按波動性理論，如果入射光較弱，照射的時間要長一些，金屬中的電子才能積累住足夠的能量，飛出金屬表面。可事實是，只要光的頻率高于金屬的極限頻率，光的亮度無論強弱，光子的產(chǎn)生都幾乎是瞬時的，不超過十的負(fù)九次方秒。正確的解釋是光必定是由與波長有關(guān)的嚴(yán)格規(guī)定的能量單位(即光子或光量子)所組成?！?看起來是以能量單位來規(guī)定粒子性的，因為能量單位由頻率規(guī)定。這就是說光子要么是一個能量單位，要么是其倍數(shù)，而且在理論上認(rèn)為這樣的能量是不變的。我們在這里看到了科學(xué)上僵化的形而上學(xué)思想，執(zhí)粒子說的那一類人們就是這樣的觀念特征。哲學(xué)上會認(rèn)為沒有什么東西是固定不變的，這不需要請出古希臘

3、的赫拉克利特，因為我國古代思想家也早已有萬物變易的觀念，他說的意思就是沒有永恒不變的東西，難道量子數(shù)量就永恒不變嗎？更進(jìn)一步普朗克常數(shù)就永恒不變嗎？粒子性在科學(xué)上只是作為現(xiàn)象來看的，即其表現(xiàn)出來的特性，所謂的“象”也只是現(xiàn)象之意，可以引伸到屬性或特性等之義。所以，實際上科學(xué)并沒有對粒子是什么作出規(guī)定，在光電效應(yīng)的解釋中就是以能量現(xiàn)象來規(guī)定粒子。從哲學(xué)角度來看，應(yīng)該有一個更為基本的對粒子的看法，這也是哲學(xué)家相比于科學(xué)家高明的地方，雖然哲學(xué)家并不一定如科學(xué)家那般熟練操縱運算工具。二、波動性指的是什么第一個問題問的是粒子而沒有問粒子性是什么，那么，現(xiàn)在為什么問波動性是什么，而不問波動是什么呢？這表明

4、粒子與波動有根本性的區(qū)別。這樣的區(qū)別在科學(xué)家來講一般是講不清的，但是在哲學(xué)來講，這樣的區(qū)別可以說是基本的。實際上波動與波動性是同一個意義，但是粒子與粒子性的意義是不同的，在論及波粒兩象性時，實際只是討論粒子性與波動性的統(tǒng)一，因此粒子本身卻超然于外了。我們還是習(xí)慣上用粒子稱呼對象，例如即使說光，實際還是指有光那么一個對象，這樣的對象與說光子沒有什么根本性的區(qū)別，只不過說光子的時候是指微觀情形而已。那么，我們還是要回到這個問題上來，即是波動性到底指的是什么呢？科學(xué)上以光的衍射等現(xiàn)象說明光的波動性。2粒子波動性的一些實驗，無論是光子還是電子，都是以大量的光子為基礎(chǔ)的，如以一束光或一束電子來產(chǎn)生光或電

5、子的衍射現(xiàn)象，這些均表明，我們考察的是光子與光子或電子與電子之間的相互關(guān)系。所以，我們可以從中看出有關(guān)粒子性與波動性的實驗的根本性區(qū)別所在。三、在否定之否定中認(rèn)識波粒二象性對所有物質(zhì)的波粒二象性的認(rèn)識源于對光的波粒二象性的認(rèn)識，在物理學(xué)的發(fā)展史上，對光的本性的認(rèn)識，經(jīng)歷了幾個世紀(jì)的時間。最早的波動說是有惠更斯于1867年提出的，他很好的解釋了光波如何形成波前、直線傳播、折射現(xiàn)象。但因為一些方面遇見了困難，所以很快被同時期的偉大物理學(xué)家牛頓的微粒說超越，牛頓認(rèn)為光是有微小粒子組成，它能夠很自然的解釋反射、透鏡的折射及通過三棱鏡將陽光分解為彩虹現(xiàn)象，他駁倒波動說的一個很好例子是：光經(jīng)過一個障礙物會

6、在其后形成影子，即光被擋住。由于牛頓在當(dāng)時的學(xué)術(shù)地位，在中世紀(jì)牛頓的光的粒子說占了統(tǒng)治地位，而惠更斯的理論則漸漸被人淡忘。直到19世紀(jì)初，托馬斯-楊和菲涅爾所演示的雙縫干涉實驗為惠更斯的理論提供了很好的實驗依據(jù)，人們又開始接受惠更斯的光的波動理論。4特別是到了19世紀(jì)末期，麥克斯韋和赫茲從理論和實驗的角度肯定了光是一種電磁波。那時人們對光的波動性已深信不疑，光的波動說取得了決定性的勝利。但很快又峰回路轉(zhuǎn)了，1900年普朗克提出用能量子假說解釋黑體輻射實驗規(guī)律，五年之后愛因斯坦提出光子假設(shè)，認(rèn)為光是有一種粒子光子組成，并很好的解釋了光電效應(yīng)。但光子這個特殊的粒子已不再是一般意義上的普通粒子，而是

7、發(fā)生了質(zhì)變。1923年康普頓用光子學(xué)說結(jié)合波動說以及相對論很好的解釋了康普頓效應(yīng)，從而完成了對光的波粒二象性的認(rèn)識，也拉開了對所有物質(zhì)的波粒二象性認(rèn)識的序幕。1924年，法國的德布羅意用類比的方法提出，正如光具有波粒二象性一樣，任何實物粒子也具有波粒二象性。并且指出：這種物質(zhì)波用晶體對電子的衍射實驗可以做到。果然三年后，1927年，這種新思想就被戴維遜和革末的電子衍射實驗所證實了。5之后氦原子、氫分子以及中子的衍射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，使微觀粒子的波動性無可批駁?？v觀以上對波粒二象性的認(rèn)識過程，可以看出，人們對物質(zhì)本性的認(rèn)識過程不是簡單的重復(fù)，而是否定中有肯定，肯定中有補充完善，現(xiàn)在提到的波動性不同于波

8、動說中的波動性，粒子性也不同于微粒說中的粒子性。楊氏雙縫干涉、菲涅爾衍射的原理發(fā)展了光的波動說，而麥克斯韋電磁波理論則否定了光的機械波性，愛因斯坦的光子說沒有回到牛頓的經(jīng)典微粒說，也并沒有完全否定光的電磁波性，而物質(zhì)波的思想將光的波粒二象性，推廣到所有事物。人們對所有物質(zhì)的波粒二象性的探索過程，體現(xiàn)了唯物辯證的否定之否定的認(rèn)知規(guī)律，這種否定是在量變基礎(chǔ)之上的質(zhì)變，是轉(zhuǎn)化，是包含肯定因素的否定，整體上是一種螺旋式上升的過程。而世界萬物的發(fā)展皆是如此。四、用對立統(tǒng)一的觀點理解波粒二象性那么對于所有物質(zhì)的波粒二象性怎樣理解呢？這里很好的體現(xiàn)了量子力學(xué)與辯證法的關(guān)系。1927年玻爾提出了互補性原理，從

9、哲學(xué)的角度去概括波粒二象性：物質(zhì)的運動具有粒子和波的雙重屬性波粒二象性，一方面波動性和粒子性不能同時出現(xiàn)在同一實驗中，二者是相互排斥的。例如，在著名的雙縫干涉實驗中，如果測量粒子通過了哪一個縫，等于強調(diào)了波粒二象性的粒子特性，與粒子性互補的波動性便被排斥了，干涉條紋便不再存在了。另一方面，波動性和粒子性這兩個概念在描述微觀現(xiàn)象、解釋實驗時又都是不可缺少的，企圖扔掉哪一個都不行。可以舉一個很簡單的例子來說明這個問題：如硬幣的兩面性，類似于我們古代對盾牌的認(rèn)識一樣。再引申出去，任何事物都有兩面性，比如一個人，總有缺點和優(yōu)點，只有把兩者都綜合來評價，才算完成了對一個人的完整認(rèn)識。這種互斥又互補的關(guān)系使我們很容易聯(lián)想到太極圖。太極圖給人的對稱感已不僅僅是圖案的對稱，兩條陰陽魚的相互對等的運動以及從中誕生的與魚身反色的魚眼，加上它們一同構(gòu)成的渾圓整體，給人一種在運動、變化、發(fā)展中過程http:/www.lwlm.com中的互補與互斥。6而玻爾的寶象徽章中正式采用了這一核心圖案。對于一個微觀粒子體系，波粒二象性充分考慮到體系內(nèi)部的各種因素，特別是互相矛盾互相對立的因素，一方面共存于一個整體內(nèi)部，共同構(gòu)成整體的屬性；另一方面它們又彼此對立，此消彼長。這種對立的運動變化如果沒有破壞整體的屬性，它們將和諧的共存。這就是所謂的對立統(tǒng)一，或者叫相反相成?？梢哉f，互補思想的實質(zhì)就是一種應(yīng)用于