第一篇 粒子化波的原理
1、“波-粒”问题的哲学原理
不少学者都明确指出，波粒二象性的难题不单纯是一种量子力学在技术性方面的定量运算和运用的问题，而更多的是一个深层的、定性的哲学问题，事实上也确实如此。然而长期以来，面对量子物理学的一系列疑难问题，尽管大多数物理学家虽然还不至于转向典型的非科学的迷信世界观，但也大都持有一种“闭嘴与计算”的实用主义态度，他们不会去深究这些谜团背后的深层原因。如粒子和波它们各自的本质分别是什么？波包和粒子究竟是同一种客观实在的两种不同的存在和表现形式？还是它们本质上就完全是两种不同的东西？还有，“波-粒(或粒-波)”现象为什么只会在微观世界发生而不会在宏观世界发生？这两种现象背后的决定性因素和机制又分别是什么？为什么粒子的行为是概率性的？为什么观测行为会导致波包塌缩成粒子？......等等。
在笔者看来，波和粒子归根结底都是同一种客观存在或实在，即它们本质上都是物质，但是物质又可以表现为“质量”和“能量”这两种存在形式。关于这一点，爱因斯坦的“质-能互换公式”已很好的证实了两者在更深层面上的统一，即两者其实就是同一种东西，如质量可以看做是一种浓缩或聚合的物质。反之，能量则是一种充分分散或释放出来的物质。总之，“波-粒二相性”终归是物质在不同的客观条件下的两种不同的存在形式而已。其实，波-粒之间的这一特点跟水（H2O）这种物质分子在不同的温度条件下所表现出来的“气-液”二相性的道理是一样的。众所周知，我们熟知的水分子既能时而以液态形式存在、也能时而以固态的形式存在，甚至是可以以气态存在，但是水分子的本质或化学成分（H2O）却始终没有改变。造成水的相态发生这些变化的背后原因是其外在环境的温度的差异所致。即若温度足够低水就会表现为固态，反之，温度足够高就表现为液态甚至是气态。
事实上，微观世界的波-粒二相性也同样与粒子所在空间的某种外在因素或条件的变化相关。这种外部因素很可能就是一种普遍地存在于广袤空间本底的反引力，比如“真空反引力”。这种反引力的最大特征是负压强，它与正压强的万有引力的作用正好相反。真空反引力总是倾向于让物质(质量和能量)尽可能均匀、无序地分散、分布到广袤无垠的真空空间当中形成一种无序的、不确定性的和混沌性状态的客观存在。而相反，我们所熟知的“万有引力”却总是趋于使物质或能量聚合到一起形成一种我们人类感官可认知的、有序的和确定性的客观物体。

长期以来，我们大多只关注宇宙万物之间普遍存在的那种相互吸引的自然作用力——万有引力。然而，目前越来越多的现代科学(尤其天文科学)理论和技术成果表明，整个宇宙的空间本底也同样广泛存在着一种与万有引力的作用正好相反的而且具有负压强作用的反引力——真空反引力。不少科学家认为，这种反引力的客观本质或物理基础很可能就是那种广泛存在于宇宙广袤空间中的“暗能量”，这种神秘的暗能量总是极度均匀而又极高密度地充满了整个宇宙的每一个角落。我们熟悉的宇宙万物(包括我们人类)和各种天体目前都存在于这种隐形的暗能量之中，就如海洋里的鱼儿和各种海洋生物生活在海水中一样。虽然从小单元的面积上讲，这些暗能量与我们熟知的物质发生的相互作用极其微弱，但从宏观尺度来看它却具有很大的反引力能量和负压强的斥力效应。既然如此，我们也可以合理地把空间本底的这种真空反引力叫做“暗能量反引力”。这种反引力的能量似乎总是倾向于把各种物体（尤其是微观的粒子）的质量或能量拆散分离，而后把这些能量尽可能广泛地分布到整个宇宙空间中去，最终使整个宇宙的“物质(质量和能量)”和“真空空间”这两大宇宙的构成要素最大限度地均匀混合到一起，以达到一种极度的无序和混沌状态，如热寂平衡状态。暗能量的这种反引力属性虽然神秘甚至难以理解，但却完全可以在热力学第二定律的熵增原理中找到其理论依据。
不过，就像一个微小的物体(如粒子)自身所具有的万有引力往往会十分微弱一样，一个很小的空间（如一个质子、中子所占据的空间）单元所包含的暗能量本身所具有的真空反引力也是非常弱小的。稍微多一点的物质或能量聚集到了一起之后，它们自身所具有的万有引力就足于克服其所在空间的反引力，以把能量凝缩成具有静止质量的粒子，如电子、质子、中子等。但是这些粒子一旦形成之后，若不受到一定强烈程度的激烈扰动或损坏，空间中的本底反引力一般也就不能轻易地再次把它撕破和分散，或是把这些粒子所包含的质量再次转化为无静止质量的波(包)态能量。也正因为如此，在正常情况下，大多数我们所熟知的宏观物体甚至是一些更微小的物体（如分子、原子和更小的中子和质子等粒子）都不会轻易地被空间反引力转变为能量状态的波包，而是以一种较稳定的、确定性的粒子的形式存在于现实的经典物理世界当中。至于那些我们感官能够直接感知到的更大的宏观物体，他们自然就会有更大的万有引力来抵抗和克服真空反引力的分裂和分解作用了。
然而，如果粒子的质量非常小，比如小到了像电子和光子这样细微质量的水平之时，其自身所具有的万有引力或聚合力也就往往是非常的微弱了。在这样的情况下，它们所具有的万有引力将很接近空间本底那种反引力的强度，只不过会比反引力强那么一点点。但不管怎样，这样的一个强度已经十分接近空间反引力方面存在的一个固有的临界值的范围，即空间本底的“波-粒互化临界点(值)”。在这样的情况下，一个粒子若稍微受到内、外因素的作用和扰动，其自身的万有引力强度就会发生变化，若这个引力强度一旦变得小于空间本底固有的反引力强度的临界值之时就将被其克服。此时，反引力就能够把极其微小的光子、电子从粒子的状态瞬间分解、分散或转化为向四面扩散的波包能量状态（就如极其高温的条件可以即刻把一小颗固体冰粒或一滴液态水快速气化为四面分散的水汽）。接着波包能量将以薛定谔波函数公式所描述的形式快速在空间中尽可能均匀的扩散开来，以使这些能量在空间中的分布达到一种最大限度的无序、均衡的分布状态（或是不同程度的接近一种类似热寂混沌的状态），而这一特点也体现了宇宙空间那种固有的反引力或负压强的属性。近年来科学界对宇宙空间可能广泛存在着本底暗能量的假设以及宇宙天体快速相互分离扩张的现象，也都有力地支持了宇宙真空普遍存在着反引力的这一客观事实。

但在另一方面，又由于万有引力的普遍存在，在空间中处于波包状态的无序和均匀的能量波若受到某些外在因素(包括仪器的观测)的作用或激扰，它们也会反过来聚合到一起。如果这些聚合起来的能量所具有的万有引力强度若整体上超越了空间本底的那个真空反引力的波-粒临界值，那么，这些波包的能量就又有可能会再次瞬间聚合成为具有静止质量的粒子。因为这些能量的聚集会使其万有引力在某个空间点发生不均衡，进而导致相关量子场的能量分布发生极化现象。当这种极化效应达到了一定的程度或强度，就会造成波包量子场能量分布的整体对称破缺，或是导致与某个粒子对应的量子场发生跃迁上升到某个能级的激发态而产生场的量子化，最终形成粒子。
笔者相信，以上所述就是微观世界的粒子为什么会反复表现出“粒-波（或波-粒）二相性”的深层原因和机理。所以，整体来看，波-粒二相性现象可以简单理解为微观世界的物体或粒子在“万有引力”和空间本底的“真空(暗能量)反引力”两者之间摇摆不定的反映，也可以说是微观世界中两种相反作用力在微小粒子身上进行相互拉锯战的结果。事实上，宇宙中的任何一个物体(包括人体)的身上平时都会潜在地同时存在着这两种相反作用力的双重作用。但是，只要一个物体其自身具有的万有引力（Gravity）能始终保持整体上大于本底的真空反引力（Void），那么，它在空间中就必定会以一种有静止质量的、确定性的粒子或物体的形式存在，即G > V → = 粒子（物体）。反之，若引力小于反引力，它就会以一种无静止质量的、不确定性的能量或波包的形式存在，即G < V → = 波包能量。由此看来，“波-粒二象性”也并非像许多科学家所想的那么神秘和无解。它最终不过是微观世界微小的粒子物质在空间本底反引力的某个固有临界点附近来回交替地发生着形态上的变化而已。
波-粒来回互变的这种现象和机理其实有点像一个上、下来回运动的秋千或钟摆。当一个秋千所具有的上升力和它向下的地球引力比较接近的时候，它就会在一上一下之间某个大致的平衡临界点范围内进行来回的变化或摆动，如秋千静止不动时秋千质量的那个重力或拉力强度的临界点。秋千的上升力如果大于或克服了这个向下的重力平衡临界点，秋千就会上升。反之，当它上升到了一定的高度使其内在的升力被地球引力削弱而再次小于地球向下的拉力之时，秋千就会下降。秋千这种上、下来回摆动的现象，不过是秋千身上两种相反的作用力在彼此相互克服之中交替占据主导地位的结果。不过，量子波-粒二象性“临界值”的这种效应或许更相似于水分子(H2O)来回发生相变的那种温度的“临界值”。众所周知，在一个标准大气压的条件下，水分子在处于100℃左右附近的条件下就会在气态和液态之间来回变化。若水温达到或是超过100℃这个临界值，水分子就会以“气态”的形式存在，低于100℃就以液态存在。所以，笔者认为，在波和粒子交替互变这一点上，它在宇宙本底空间当中也很可能会存在一个反引力的临界值，比如有可能是一个普朗克常数最小量子H质量的引力强度值。我们不妨称之为“波-粒互变临界值(点)”。即在一定标准或理想的真空条件下，一点物质或是一份能量所具有的万有引力强度一旦超过这个临界值，它就能够以确定性的物体或粒子的形式存在。相反，小于这个值就只能够以不确定性的波包能量的形式存在。
不过，这个波-粒变身的“临界值(点)”的具体数值是多少，目前我们还难以具体确定它，但相信这个临界值的(反引力)强度应该只会比一个光子或电子质量所具有的万有引力的强度小那么一点点，否则像光子、电子这样的粒子就不会在自然界中自然地出现和存在。不仅如此，在标准或理想的(绝对)真空条件下，这个临界值的数值应该是比较恒定不变的，甚至有可能是一个宇宙常数值。就好比在一个标准大气压之下水分子的“液-气”临界规定值（100℃）总是维持恒定不变一样。
在了解了波-粒本质(质量和能量)上的同一性以及波-粒二相性发生的深层原因之后，我们对破解双缝干涉实验的诸多谜团就整体上有了一个客观的基础和依据了。不过，要想清楚揭秘这些谜团的诡异现象，光有哲学层面上的大致说明是不够的，它还需要我们对粒子通过双缝挡板时所表现出来的那种诡异的“分身术”现象和机理给出一些较为具体和合理的分析和解释。

2、电子为什么会一分为二？
虽然科学界目前对双缝干涉实验谜团背后的深层原因仍然困惑不已，但与其相关的细节内容及其匪夷所思的现象和和事实，相信稍微关注量子力学的人都不会感到陌生。由于许多专业的书籍、杂志、网络和媒体对这个实验的相关内容已经有了大量的仔细的报道(随意上网百度下“双缝干涉实验”了解即可)，所以，我们在此就无需用过多的篇幅对它做过多的介绍，只是把与该实验所涉及的主要内容和关键的疑惑简要概述如下。
在双缝干涉实验中，一个粒子如光子、电子从发射器出来之后，它将通过一个具有双缝的挡板。按常理，通过挡板的粒子会在挡板后面的侦测屏幕上留下与双缝对应的两道粒子特征的条纹记录，然而完全出乎意料的是在侦测屏上却呈现出一系列干涉波状特征的条纹记录。这似乎表明粒子是以一种神秘的“分身术”的方式同时通过双缝挡板的，就像水波以两个衍射波包的形式通过一块双缝的挡板一样。而后，这两个分开部分的粒子会按照波函数公式所描述和预测的那样，最终在侦测屏幕上留下了一系列干涉波状特征的条纹记录。为此，哥本哈根学派和波尔认为，粒子(如光子、电子)通过双缝挡板时，应该是像水波一样采用化身为两个衍射波包的方式同时通过双缝的。然而，在另一方面却又让人大惑不解，因为侦测屏上这些系列水波状的条纹背景若放大起来看，它们又是由大量类似粒子轰击作用的斑点状所组成的痕迹而并非是波状的条纹痕迹。那么，问题来了，侦测屏上所记录到的究竟是粒子还是波作用的结果呢？不少科学家认为粒子应该只能是以粒子的形式通过的，但果真如此，那一个粒子究竟具体又是从哪一条缝隙通过挡板的呢？为了确定这一点。科学家们在双缝挡板的缝隙前面安置了观测仪器进行观察。不可思议的是，粒子一旦被观测之后，它就不再在侦测屏幕上显示出多条波状特征的条纹而只有两道粒子特征的条纹。这似乎表明，在没有被观测的情况下，粒子是化身为以两个相互干涉波包的形式同时通过双缝挡板的。然而波包一旦被观测，它们又会立马变回到粒子(光子、电子)的状态。因为，两道条纹的记录是只有光子和电子等粒子通过双缝时才会表现出来的特有现象。
总之，整个双缝干涉实验的主要内容概括起来就是，粒子经过双缝会分裂、分身成两个波包状态，而波包若被仪器观测又会再次“坍缩”变回到粒子的状态(即粒子→双缝→波包→被观察→粒子)。其实，这也是玻尔的那个著名的“互补原理”的最有力的事实依据。不过这个原理至始至终被爱因斯坦等科学家认为是一个不完备的理论，因为哥本哈根学派认为，整个波包的能量分散开来的范围无论有多远(如1亿公里之遥)，它都能够瞬间从十分遥远的四面八方汇集和坍缩成原来的粒子。而这无疑意味着相对论的绝对光速极限能够轻易被波包坍缩的速度突破和超越。但是，目前又没有什么证据表明一个物体或粒子的位移或运动速度能够突破光速的极限。(至于量子通信方面的那种量子纠缠意义上的超光速现象，它只是宇宙空间中的一种同时同步的真空凝聚态效应，其实与粒子能量的超光速塌缩无关。关于这点我们将在后面相关章节详细展开探讨。)
面对双缝干涉实验涉及的以上这些矛盾丛生的乱象，自然会让人产生下面几个谜团。
1、从发射器中出来的粒子究竟是以什么形式通过双缝挡板的？或者说它们是分身为两个衍射波包的模式同时通过双缝？还是以单个粒子的形式选择其中一条缝隙通过挡板的？
2、波包或系列波状条纹记录的背景为什么又是由粒子状的斑点而不是波纹组成的？
3、为什么波包一旦被观测就会即刻坍缩或转变成粒子？
4、波包能量又是如何突破光速极限来塌缩成粒子的？

虽然以上每一个问题都是烧脑的天大谜团，但从现有的人类科技成果和理论来看，都是可以给出合理解释的。现在我们先来探讨第一个问题，即粒子究竟是以什么形式通过双缝的？
一直来更多的科学家和学者相信，像光子和电子这样的粒子应该只能是以单个粒子(而非两个波包)的形式选择其中之一的缝隙通过挡板的。其主要理由有两个；其一，双缝的每一条缝隙都要比粒子的体积大的多，粒子随时都能够简单地选择其中一条缝隙毫无阻碍地顺畅通过，而完全无需多此一举将自己一分为二地分裂成两半来同时通过缝隙；其二，尽管侦测屏幕上总体呈现出来的是波状特征的条纹记录，但这些条纹记录的背景图案最终又都是由无数个粒子状的斑点组成的。然而尽管如此，这两个观点却不能合理地解答屏幕上一系列水波状分布的条纹特点。因为实验中无论是采用同时大量发射粒子的方式，还是每次只是发射一个粒子的方式，侦测屏上都只会记录到波状特征的条纹而非粒子特征的条纹。
但是，另一种观点(如玻尔或根本哈根的观点)则认为，粒子一定是通过分裂和化身为两个波包的形式同时通过双缝挡板的，因为唯有这样的假设才能够最合理、也最简单地解释屏幕上那些波状特有的条纹记录。然而，这样的观点自身也同样面临着一个、甚至是多个巨大困惑。比如面对如此宽大的缝隙，为什么细微的粒子却非要分裂成两半来通过双缝？而且通过缝隙后的两个干涉波包又是如何再次合二为一聚到一块来撞击侦测屏幕的？还有，为什么侦测屏上波状的条纹背景又是由粒子性状的斑点痕迹而不是水波状的痕迹组成的？
然而，尽管有这么多的问题，但本人还是认同哥本哈根的粒子“分身术”观点，因为哥本哈根以上所面对的这几大难题都是能够给出合理解释的。比如关于粒子“分身”的诡异现象，它很可能与挡板双缝缝隙环境所形成的一种“分裂器”效应有关。因为具有双缝或是多缝的挡板对粒子的“德布罗意导波(物质波)”首先会起到一种均匀分波的作用，最后导致粒子分裂、撕裂和分身的结果。
表面上看，双缝挡板也只是比单缝挡板多了一条相同的缝隙而已。按理，双缝的结构和条件最多也只会让光子或电子经过挡板时会多出一个可供选择的通道，最后在侦测屏幕上，最多也只会多出一条与单缝挡板的条纹完全相同的条纹记录罢了（即双缝挡板最多只会在侦测屏幕上产生两道而非多道的系列波状条纹记录）。除此之外，我们很难想象在单缝和双缝之间还会有什么更多的不同之处，以致于经过单缝和双缝的粒子在侦测屏上的记录会存在如此巨大的差别。不过笔者认为，也正是因为多出来的这一条缝隙，才使得一个具有双缝的挡板实际上成为了一个很好的天然“粒子分裂器”。它能够把几乎每一个经过双缝的粒子都能轻易地被分裂为均等的两半，或是被撕裂、撕破而使粒子的结构受损。但是为什么一块仅仅只是多了一条缝隙的(双缝)挡板就会具有如此神奇的效果呢？笔者认为，这主要与粒子随身携带着的那个“德布罗意导波”有关。而粒子物质波的普遍存在及其通过双缝挡板的那种特殊的情形和方式，却被科学家们给忽略了。
事实上，法国科学家德布罗意很早就认为，每一个物体（包括粒子）都会时刻携带一个固有的物质波或导波，其性质就是一个粒子的场力线，该波所覆盖的空间范围往往比粒子本身要大的多。所以从这个意义上讲，任何一个物体，无论是微观粒子还是宏观物体（包括我们人体）都会同时表现出波-粒二象性的现象。这一点有些像一个蜘蛛带着一个体积比它自己要大很多倍的蜘蛛网的情形，又或者像是一些长着很长的飘带般触手的章鱼或水母。不过蜘蛛网是随时可以和蜘蛛分离的，而物体的德布罗意导波是不能与物体分离的(如章鱼、水母的触手与其躯体的紧密关系)，因为导波的力线是从物体或粒子的内部发射出来的。这种物质波虽然看不见摸不着，但它与物体难舍难分的存在也早已被现代科学所证实。除此之外，这种物质波与其物体之间还具有一个奇特的关系，即物体的质量越大，导波(线)的效应就越小、越微弱。相反，物体的质量越小，导波的效应就会越大越明显，即德布罗意导波效应与物体的块头或质量成反比。正因为如此，宏观世界的各种物体就没有明显表现出德布罗意波的迹象，而像微观世界的原子、质子、电子等的导波效应和作用却是十分显著。但无论如何，物体或粒子总会伴生着一个物质波，所以，粒子也更容易受到其物质波的影响。
然而，当前大多数人包括许多物理学专业的工作者，常常会把“德布罗意导波”和哥本哈根学派所说的波包的“波”两者混为一谈，以致于在“波粒二象性”这一问题上陷入了很多无谓的争吵。其实德布罗意所说的“波-粒二象性”和玻尔(或哥本哈根学派)关于光或电本质的“波-粒二象性”是两个存在很大差异的概念。前者是指一个物体或粒子所随身携带的物质波或导波，就如章鱼和水母的身子总是随身携带的一些长长的、飘带般的触手一样。这意味着“粒子(质量)”和“波(能量)”这两种客观现象都能够同时出现或存在，波和粒子两者也不能忽然间完全发生相互转换或转化，即粒子不能忽然幻化为物质波、或是物质波反过来也不能忽然幻化为粒子。这种意义上的波和粒子两者总是同时存在的，而且它们都是确定性的、能够明显区别开来的，也完全不涉及什么波-粒叠加态的问题。很显然，这种物质波意义上的“波-粒二象性”是很容易理解的，而且“波和粒子同时存在”这种说法也没有任何逻辑上的矛盾。

但是，至于哥本哈根学派平时所说的那种“波-粒二象性”就比较复杂了。它是指像光子和电子等微观粒子在极短时间内完全湮灭并转化成波包，或是波和粒子处于一种不确定性的相互叠加态，如粒子在经过双缝挡板的条件下其质量会突然变成了波函数所描述的那种波包状态。这个时候其实既没有粒子、也没有了与粒子时刻相伴的物质波，而只有一种不确定性的、叠加态的波函数所表述的空无空间。或者是反过来，波包受干扰(如被观测)又能够瞬间完全聚集、缩合为粒子。很显然，这一种意义上的“波、粒二象性”则意味着波和粒这两种存在形式势不两立，有波就不能有粒子，有粒子就不能有波，即“波”和“粒”这两种形式和状态不能同时出现于同一个时空当中，但它可以时而为波、时而为粒子，也即可以发生波尔所说的一种“波-粒互补”效应。所以，当我们说“波-粒同时存在”的时候，若所指的是德布罗意式的“波-粒二象性”现象那是完全符合常识的。但若说的是哥本哈根学派所指的那种“波-粒二象性”现象的话，就会明显地陷入矛盾了。所以玻尔所说的“波-粒二象性”只能是一种要么是波、要么是粒子的互补性现象，而不是像一些人所说的那样“同时是波又是粒子”的状态。
很显然，把波-粒的叠加态理解为“波-粒二象性”是一种明显违反形式逻辑“同一律”的逻辑思维方式的。因为处于叠加态的量子态其波和粒子这两种状态都会相互湮灭和消失，我们是无法在同一个空间同时观测到波和粒子的，即此时既观察不到波也观测不到粒子。所以，准确地说，波-粒的叠加态其实是一种波和粒子都同时不存在的现象。对此，应该把它叫做‘波-粒无象性’而非“波-粒二象性”。如此一来，我们就能够简单的避免了“同时既是波又是粒子”的这种超乎人类想象的客观事物状态了。
在双缝干涉实验中，与粒子“分身术”现象密切相关的只是德布罗意的物质波或导波，而不是玻尔所说的那种无法理解和现象的量子态波包。这是因为德布罗意导波在伴随粒子向前运动之时，它会像纤夫一样在粒子的前面拉着或引导着粒子快速向前运动。如果遇到的只是一块单缝的挡板时，这些导波就会毫无选择地拉着粒子从唯一的缝隙中完好无损地轻松通过，因为缝隙的尺寸要比粒子个头大得多，挡板不会对粒子有什么阻碍作用。不过，若通过的是双缝挡板时，情况就会有很大的不同了。因为，挡板的两条缝隙首先会把先期而至的诸多条导波线均匀或大致均匀地分成两股，然后每股分别从其中的一条缝隙通过，即两股导波会同时拉着它们后面的一个粒子向前运动，就如纤夫在河的两岸同时拉着一条船逆流而上。但是这么一来，粒子最后在到达双缝之间的挡板跟前时，粒子就会像“二马分尸”一样被撕裂成均等或是大致均等的两半，紧接着，空间中的真空反引力又会再把这两个“半粒子”瞬间转化为两个波包同时快速通过双缝。然后，这两个波包将按照薛定谔波函数公式所描述的情形那样相互干涉和叠加着在空间中扩散开来，最后在侦测屏幕上留下一系列干涉波状分布的条纹记录。
由此可见，在粒子的“分身术”这一点上，起关键性作用的是粒子的德布罗意导波这一因素。因为，如果没有了这些前行导波的牵扯或拖累，这些微小的粒子将会很随意地选择其中的一条缝隙轻松通过挡板，毕竟挡板的每一条缝隙的尺寸都要比粒子的体积大多了。
为了更形象地理解粒子“分身术”这种机理，我们不妨来假想下某些水中生物通过一个水坝闸门时可能发生的情景。现在假设某个巨型水库里生活着一种像海洋中的大章鱼或是大水母之类的生物，它们都长着一些长长的飘带般的触手。章鱼、水母在水中游走时，其柔软悠长的触手也会在章鱼前面展开随行。如果这些章鱼和水母在向水库大坝的方向游去时就可能会出现两种情况。一、若水库的大坝只是打开一个闸门放水时，这些章鱼、水母（连同它们的触手）大都可以轻易地顺着水流以完整的身躯顺利地通过大坝闸门。二，若大坝同时打开两个并列的、相隔一定距离的闸门放水时，情况就很可能会出现一些明显的差异了。此时，章鱼或水母前面那些飘带般的触手首先会很容易被两个闸门水势的能量进行均分或大致均分成两股，然后这些触手会牵拉着章鱼、水母向前或向下游顺势前行。如果闸门的水势产生的拉力和速度足够强大的话，整个章鱼、水母的身体就很可能会在两个闸门之间被两股具有强大拉力的触手撕裂成两半，最后这些章鱼将以两个“半章鱼”的尸身通过水坝。而且即使这些章鱼不是正好被成均等撕裂的成两半，但也很可能会被不同程度地撕破或损伤。而那些一般没有这种飘带触手的鱼类和生物，就大都能很随意地选择其中的一个闸门以完好的身躯通过水坝。明白了这点，我们就不难理解在双缝实验中的那些粒子为什么总要分成两半来通过双缝挡板了。

3、为什么粒子变成了波包？
不过，相信仍然会有不少人认为，即使粒子（光子、电子等）真的像章鱼和水母一样被撕裂成两半，但它们也仍然会保持一个个“半粒子”(或“粒子性”)的状态！怎么就会瞬间转变成了一对对相互干涉叠加的波包了呢？这无疑又是一个不小的难题。不过只要我们结合前面所说的粒子的“微小性”以及空间本底的那种“真空（暗能量）反引力”这两方面的因素来考虑的话，也就不算是什么疑难问题了。
我们前面说过，宇宙中任何一个物体身上平时都会同时受到至少两种性质相反的自然力的作用，如“万有引力”和“真空反引力”的拉锯作用。对于微观世界的物体如光子、电子等粒子而言，这两种作用在它们身上会表现的尤其明显。在正常情况下，尽管粒子身上的万有引力（Gravity）的强度与真空反引力（Void）的强度十分接近(G≈V)，但是只要它们能够以粒子的状态存在之时，就意味着它自身所具有的万有引力整体上总会稍微大于真空反引力，即G≈>V。所以，在一般情况下，这些粒子的万有引力都能够勉强足以抵抗真空反引力的作用而不至于被其分解和转化为波包的形式，因此也能够使它们自己成为和维持经典世界的一员。
但是，当一个粒子经过双缝挡板被一分为二地撕裂成两半之后，半个粒子（的质量）所具有的全部聚合力或万有引力“G”也就瞬间变得只有了原来的一半左右的强度（即G/2或≈V/2）。此时，它全部的聚合力也就立刻变得远小于本底真空反引力的那个“波-粒转化临界点(V值)”，即G/2 < V，而本底反引力的这个V值又基本上是保持恒定不变的。在这样的情况下，空间中的反引力就能够轻易地把两个“半粒子”即刻转化为两个相干叠加的波包了。不仅如此，即使那些经过双缝时并非正好被撕裂为两半而只是被撕破了那么一点点的粒子，它们此时抵抗反引力(负压强)的力量也会大大减弱，最后也同样会轻易地被转变为波包能量的形式（就如在一定强度的压力作用下，一个鸡蛋的蛋壳哪怕只是稍有那么一点点的破损，它整体上的抗压能力也会比原来大大减弱而容易导致全面破裂）。以上就是粒子在经过双缝时为何能够即刻分身并化身为两个相互干涉叠加波包的原因。

4、为什么侦测屏上检测到的总是粒子？
直到现在，不少科学家仍然强烈反对粒子是通过分身为两个部分并同时经过双缝的。其中一个反对的最大理由是因为在侦测屏上，那些波状分布的系列条纹记录背景最终又是由N多个斑点状的粒子而非波纹状的痕迹组成的。但是，他们的这个说法也同样是不严谨的。因为这些点状的记录也完全可以是由分身经过双缝的干涉波包间接造成的，而不一定就是从发射器中出来的粒子直接射击或撞击在侦测屏上所留下的。例如在粒子经过双缝缝隙并转变为两个波包之后，向前扩散的两个波包在抵达和接触到侦测屏幕时，其叠加的波峰与侦测屏的相互作用就会撞击侦测屏幕材料之中的原子。而这样的撞击作用就很有可能会再次产生出来一些次生或衍生的粒子（如光子、电子），到最后这些粒子也完全可以在波峰较集中的屏幕背景区域留下众多粒子活动的斑点状记录。换句话说，此时在侦测屏上观察或记录到的粒子，已经不是那些直接从发射器中发射出来的原生粒子，而是一些波包的波峰在撞击检测屏后从中产生或诱发出来的衍生粒子或次生粒子。其产生的主要机理还可以更详细地描述如下：
在粒子被双缝挡板分裂转变为两个衍射的相互干涉波包之后，它们就会随着时间进程以薛定谔波函数公式所描述的形式一直持续不断地向前推进并扩散开去。但在波包碰到侦测屏之后，这些波包的叠加波峰就会被侦测屏幕材料中那些与该波峰能量频率相同的电子吸收，然后造成电子的自发辐射或者是受激发辐射，最后会从屏幕材料中释放或吐出一粒粒的光子，这些光子的活动在屏幕上会留下无数粒子斑点状的记录。也正因为如此，最终在叠加波峰作用的屏幕背景上所呈现出来的就总是一些点状的粒子状而不是波状。除此之外，一些能量足够强势的叠加波峰还有可能会把那些被束缚得较弱的电子从组成屏幕材料的原子中直接撞飞出来成为自由电子（即光电效应现象），然后屏幕上那些波峰作用的区域会记录下许多自由电子活动的斑点痕迹。
不过，也有一种观点认为，侦测屏幕上记录到的粒子是从发射器中发射出去的粒子在分裂成两个波包之后，再由这两个波包合二为一恢复回原来状态的粒子。但这样的解释也同样缺乏说服力。因为没有什么事实表明，被双缝分开后的两个波包又会倾向于重新聚合一起成为粒子，然后再去撞击侦测屏幕。相反，更大的可能是两股波包能量会随着时间的推移而不断地相互扩散分开，而不是相反的又汇集到一起再次成为粒子，否则就无法合理解释侦测屏上那些一系列波状条纹排列的现象了。
总之，在系列干涉条纹区域的屏幕上，无论呈现出来的是哪一种成因所造成的斑点状现象，它们都不会是直接从发射器中发射出来的粒子(原生粒子)撞击侦测屏幕所造成的，而是由波包的叠加波峰撞击了侦测屏之后，再由侦测屏幕材料中释放出来的那些衍生或次生粒子所产生的，即“原生粒子（A）”→“干涉波包的叠加波峰”→“侦测屏幕”→“次生粒子（B）”→“系列条纹背景的斑点记录”。
综合以上分析，我们不难设想，一个粒子（如电子）从发射器发射出来之后再到达观测屏幕的这段时间，它前后至少经历了以下的这几个过程：
1、粒子发射之后，其德布罗意导波(物质波)会先被双缝挡板的两条缝隙大致分成均等的两半并牵拉着粒子向前快速前行；
2、粒子在双缝挡板之间被撕破，甚至可能被一分为二地撕裂成两个“半粒子”；
3、被撕破的粒子（或是两个“半粒子”）的质量被真空反引力即刻转化为两个波包同时通过双缝，然后相互干涉叠加、携手前行；
4、两个波包抵达侦测屏后，其相互叠加的系列波峰的能量将撞击与其接触的侦测屏；
5、在波峰撞击的区域，侦测屏幕材料中的原子在吸收波峰能量之后将发生自发辐射或是受激辐射，不停地释放出一些衍生或次生粒子，如光子和电子。最后这些粒子构成了一系列波状分布、但其背景却包含着斑点状的条纹图案。
为此，我们不难看到，在粒子以什么形式通过双缝的这个问题上，玻尔或哥本哈根的观点是正确的，即粒子确实是以分身和化身为两个干涉波包的形式同时经过双缝的，而非像许多人认为的那样只是选择其中之一的缝隙整个通过的。但是，为什么还是有那么多人不愿意接受粒子“分身术”的解释呢？这恐怕主要是哥本哈根学派不能够很好说明以下几点：1、没有在哲学的层面来揭示和解释宇宙空间本底普遍存在的“真空(暗能量)反引力”现象；2、不能结合德布罗意的物质波来具体分析粒子在双缝环境下为什么能够瞬间分身化波的科学机理；3、没有具体解释侦测屏幕上组成干涉条纹背景的那些斑点状粒子的成因(如衍生、次生粒子的成因)。然而，通过以上的探讨和分析，我们的上述观点对哥本哈根学派的“互补原理”和“粒子分身”这两种假设，无疑是一种有力的支持和进一步的完善。

第二篇、波化粒子的原理
波包坍缩为粒子之谜团
在“粒子分身化波”这一现象上，如果说哥本哈根学派的观点受到质疑主要是由于他们的理解与解释不到位的话，那么，在另外一个更大的问题上（即波包瞬间坍缩为粒子的假设），他们的解释就明显是一个重大的逻辑错误了。也正是由于这个荒谬的解读，它遭受来自爱因斯坦的最严厉的批判，也使它后来直接或间接成为了一系列争论的源头，致使许多原本十分简单的现象被搞得复杂化，而且还造成硕果累累的量子科技的基础理论长期饱受科学和哲学界的普遍质疑和诟病，不少人因此把“量子塌缩论”视为量子力学领域中一个最难看的疮疤。事实上，像量子纠缠的超光速、薛定谔猫和多级世界理论...等等一些衍生出来的困惑或悖论也都直接和间接与其相关。然而，种种事实表明，只要我们能充分利用好现有的科学理论成果及相关原理(如量子场论、对称性破缺、凝聚态和暗能量等)，再稍加改变一下以往的一些习惯性思考问题的角度，其实也不难破解“波包坍缩成粒子”的迷团。
关于波包如何变成粒子这个问题，哥本哈根是这样解释的。一个粒子(光子、电子)经过双缝挡板将会转化为两个相互叠加、干涉的波包，接下来，波包的能量就会按照薛定谔波函数所描述的方式随着时间的进程快速地、均匀地扩散和分布到广袤的空间当中去。在此期间，如果我们没有对波包所在的空间进行观测，那么，在波包所覆盖的空间范围内就根本不存在任何光子、电子等粒子，整个空间就只有一个包含了原来粒子的各种可能的量子态的巨大波包，或者只不过是一团与波函数公式所描述的高度无序混沌的虚幻量子云气。然而，一旦我们用仪器对该波包进行观测或干扰，它就会即刻发生坍塌，紧接着，它之前分散出去的那些能量（如量子云气）无论身在何处、也无论分离的多么遥远，此时它们都会瞬间从遥远或极其遥远的四面八方汇集、聚合成原来的那个粒子。这就是哥本哈根关于“波函数坍塌成粒子”这一假设的主要内容。

然而对于这样的解释，却很快就会面临两个十分明显的诘难。其中之一就是众所熟知的突破绝对光速极限的难题或悖论，即波包（量子态）坍塌之后，其原先扩散到四面八方的那些能量是如何能够瞬间从远在天边的地方汇聚到一点的。很显然，这包含了光速被突破甚至是大大被突破的嫌疑。除此之外，还有一个长期被科学界忽略的难题，那就是微观世界有什么力量会如此之强大，以至于它能够把分散在四面八方、远在天边的波包能量瞬间聚合到一起的。毫无疑问，如果波包能够瞬间坍缩成粒子是真实的话，那它在坍缩时其聚合波包能量的力量也必定是强大到难以让人想象的。它在微观层面所产生的这种效应，无异于整个宏观宇宙的万事万物瞬间能被压缩到宇宙大爆炸前的那个奇点一样，这实在让人无法理解。在微观世界里如果确有这么一股强大的力量存在的话，那么，其强烈扰动空间量子场的那种剧烈程度也必定会被侦测仪器明显的观测出来。然而，这样强大的力量并没有被仪器所发现。可见，波包坍缩论不仅在相对论的超光速方面遇到了难以逾越的难题，其能量坍缩的动量或力量来源方面同样会陷入无法脱身的泥潭。所以，哥本哈根派的波包坍缩论在“速度”和“动量”这两方面都是不成立的，应该抛弃以另辟蹊径。
那么，有什么更好的理论模式能用来抹掉哥本哈根学派的这道丑陋的理论疤痕吗？笔者认为，只要我们大胆采用量子场论的“激发态”模型（简称“激发场”论）就能够简单地避免波包坍缩论所遭遇的上述两大难题了。表面上看，我们在此采用的这个“激发场”论与玻尔的波包“坍缩”论虽然没有太大的差别，如两者都涉及在波包坍塌的时候会产生了一个可被观测到的粒子，但是，在机理的细节上它们却存在着很大的差异。
“激发场”论的主要内容和机理如下：当我们使用仪器对通过双缝的波包进行观测的时候，被观测的波包会遭受破坏或坍塌。但与此同时，在被破坏的波包的原址上或是在薛定谔波函数覆盖的波包所在空间范围内，其对应的量子场也会受到来自观测仪器的入射能量的激烈扰动而发生能量的对称破缺，并由一个低能级的或处于基态的量子场上升到高能级激发态的量子场(即场的量子化)，最终即可就地产生一个全新的、可被观测到的粒子。这个粒子形成之后会顺势进一步撞击侦测屏幕，并留下具有粒子性特征的两道条纹记录。这就是笔者的“激发场”论假设的核心内容。

两种模式的对比：
看到这里，相信读者不难发现哥本哈根的“坍缩论”与笔者上述的“激发场论”两者的差异。如“坍缩论”认为波包被观测坍塌之后，其原来分散到广袤空间的能量能够瞬间从极其遥远的四面八方聚缩或坍缩到一个点上，再次形成或变回原来的粒子，最后被侦测屏和侦测仪器观察到。但是，“激发场论”则认为，波包被观测坍塌之后，侦测仪器所输入的观测能量能够就地激活与原来粒子对应的量子场，使到量子场由能量最低的基态上升到了高能级的激发态，最终形成一个与原来粒子高度相同甚至是全同的新粒子，然后该粒子将撞击侦测屏或仪器而被它们观测和发现。
概括而言，前者认为粒子是能量由四面八方汇聚到一点而成，而后者则认为粒子则是由就地的量子场发生了场的量子化而形成。，因此我们这个“激发场论”也可以称为“就地生成论”。可见，“激发场论”这种新模式虽然十分简单明了，但却能够轻易摆脱哥本哈根坍缩论的“超光速”和“超强凝聚力”这两大无法避免的理论难题。不过，相信“激发场论”很快也会遇到读者以下的追问或诘难。或许有人很可能会质疑，这种“激发场论”模式是否有相关的客观或物理学依据？又或者会问，如果这些被观测到的粒子，不是由原来粒子分散开去的那些能量的重新聚合而形成的新粒子的话，那么，这种近似于“无中生有”模式所产生的新粒子的质量或能量又源自哪里？
对于第一个问题，其实我们只要多了解一下现代量子场论的相关内容就并不难找到答案。因为早在上世纪的30年代，物理学家们就认为只要具备一定的条件，粒子就能够在一个近乎空无一物的（真空）空间以一种“无中生有”的方式就地产生。如现代物理学的量子场论就认为，真空空间并非真的像许多人所理解的那样空荡荡的什么都没有。真空科学领域大量的实验和理论表明，即使完全清除了其中的所有物质（质量和能量），真空空间本身同样包含着极为丰富的物理内容。
如在上世纪的三十年代，英国著名物理学家狄拉克就认为，物理上的真空实际上是一片充满了不停波动的、负能态的电子海或负能量海洋。当负能态的电子吸收了足够的能量跃迁到了正能态就会变成为我们所熟知的普通电子。但与此同时，电子海中也会留下一个对应的可观测的空穴，这个空穴所具有的能量即是正电子。其实，不仅仅是电子，其他一些基本粒子（如中微子、质子等）也是同样的道理，即真空中与这些基本粒子对应的负能量被激扰且达到波峰时，这些能量就会转化为一对对的正、反基本粒子。而当能量达到波谷，一对对正、反基本粒子又将相互湮灭，转化为能量。这就是基本粒子不断地由空无中反复产生而后又相互湮灭消失的机理。
不过，从系统能量级别的观点来看，从负能量海洋之中产生一个电子的这种情况也只是比电子海的真空状态仅仅高出一个能级而已。所以，完全不存在任何物质的真空空间，我们可以把它理解为一种能量最低的或0能级的低能量状态，但即使是如此，此时的真空也并非真的什么都没有。不仅如此，现代量子场论还认为，每一个（或每一种）粒子都有一个（或一种）与其自身对应的量子场。量子场又可表现为两种状态，一种为“激发态”；另一种为“基态”。激发态是量子场的一种能量较高的状态，而基态则是量子场能量最低的0能级状态。激发态的量子场可以产生与其能量对应的各种粒子，或者每个粒子都可以看作是与自己对应的量子场上升到激发态或是发生了场的量子化的结果。例如，若某个空间存在一个粒子时，就表明该空间的量子场正处于某种能级的激发态；反之，不存在粒子时，就意味着该量子场正处于最低能级(0能级)的基态。

接下来，我们看第二个问题，即“无中生有”形成新粒子的能量或质量又源自哪里？
量子场论虽然用场的激发态解释了粒子的诞生，但其“无中生有”的模型也实在有些让人困惑，毕竟粒子的生灭现象绝不能违背能量守恒定律，即粒子的产生一定要有足够的能量为基础，不能完全无中生有。其实，场的激发态理论并非是一种真正的“无中生有”论。因为量子场由真空的基态上升到激发态并非是随意就能发生的，而是有条件的，即它一定要以真空量子海被激扰或是被一定强度的扰动为前提。但是，这样的激扰则又要求从量子场的空间之外输入一定的能量，否则量子场就永远只是维持在能量最低的基态。在双缝干涉实验中，波包被观测坍塌后产生粒子的这种现象，事实上就涉及到了其量子场从基态上升到激发态的事件。但使量子场发生激发态或强烈扰动的能量具体又从何来？其实答案也很简单，它就来自于观测仪器中所发射或输入的观测能量。
当粒子经过双缝之后会变成一个由两个相互干涉、叠加的能量波构成的波包，而此时这个波包可以看作是一种正处于能量级别最低状态（基态或近乎基态）的量子场。在这个种情况下，根据现代量子场的理论，该量子场所在的空间可以说是一个空无一物、完全不确定性的、各种对立能量高度对称和叠加的波包态。但是，当我们对该空间进行观测之时，观测仪器所发射的光波能量将会激扰空间真空之中的负能量电子海，使到一个(负)电子的量子场有了足够的能量跃迁到能级更高的激发态，实现了场的量子化而成为电子（激发态的量子场）。所以，正是观测仪器所输入的这部分能量使到真空产生了新粒子，可见，新粒子的诞生绝非真的完全是空穴来风或是无中生有。若没有来自观测仪器的这点能量的输入，量子场的空间就只会始终处于能量最低的基态或波包态。
但不管是哥本哈根的“坍缩论”，还是我们这里所说的“激发场论”，二者所描述的粒子的产生都涉及和伴随着波包的坍塌或破坏。不过，“坍塌”和“坍缩”这两个概念尽管只有一字只差，但它们所包含的机理却相差甚远。“坍塌”所指的只是说波包的破坏和粒子的产生这两件事有某种时间上的关联现象，但它们之间并不存在内在的因果关系，即波包的坍塌和破坏不一定就是粒子产生的原因，或者粒子的产生并不是波包坍塌的结果。就好比公鸡的啼叫与黎明的到来这两件事在时间上只有一定的前后关系，但前者并不是后者的原因。又如在天文方面七星伴月的这种现象中，月亮的出现也并非是七星发光发亮的原因，尽管它们总是与月亮形影相随。

但是，哥本哈根学派的“坍缩”这一概念的含义却大不一样，“坍缩”是指波包坍塌或被破坏之后，波包原先扩散出去的能量就会从四面八方瞬间汇集并缩合、聚合到一点上，最终形成了一个可被侦测屏观测到的粒子。然而，这样的解释就说明波包的坍塌是粒子产生的前提和原因，它们之间存在着一种内在的因果关系。这不仅意味着在时间上，波包的坍塌必定是发生在粒子形成之前，波包和粒子只能是前后关系而不可能是一种简单的同时性的相伴关系。而更主要的是，这种因果关系也意味着在物质或质量上，所产生的这个新粒子的这些质量也都是来自于这个坍塌的波包能量的聚合。它们之间的关系如同燃烧与发热，或者如同暴雨和水灾之间的那种因果关系。前者是造成后者的前提和原因，后者是前者的结果。
然而，正是由于这样的一个错误理解和假设，哥本哈根学派使整个量子力学的基础理论陷入了巨大的悖论，以至于量子力学被认为是一种不完备的科学甚至是伪科学。因为它从根本上颠覆了相对论的“绝对光速”这一最基本的理论基石，并很自然地引出一个更加难以让人理解的“超距作用幽灵”效应。（尽管超距作用现象确实存在并让物理学获得一份意外的收获，但它另有原因，这个问题我们留待后面讨论）。然而，如果我们改用“激发场论”替代哥本哈根的“坍缩论”来解释粒子产生的机理的话，相信爱因斯坦就再也无法挑剔哥本哈根派的毛病了。因为用激发场论所产生的这个粒子只是一个在就地或就近量子场产生的新粒子，根本就不涉及到波包必须要从无限遥远距离的地方进行超光速的瞬间塌缩的问题，同时也避免了粒子产生所需的那种“超强凝聚力”的诘难。毕竟根据现代量子场理论，一个被观测的波包或处于基态的量子场完全可以就地或就近被轻易激活，从基态上升到激发态以产生一个新粒子。

波包坍塌为粒子的另外一种可能的解读
如上所述，在波包坍塌之后，与波包位置对应的量子场能够通过就地受激发上升到激发态的方式生成新的粒子。不过，在双缝干涉实验的具体情形中，侦测屏上出现的两道粒子特征的条纹记录也可能和以上所说的两种波包坍塌并产生粒子的模式都无关。这两道条纹记录也可能是由另外的原因造成的，如也可能是粒子在通过挡板前其德布罗意物质波或导波受到观测仪器的观测能量干扰的结果。
我们前面说过，如果粒子经过双缝时若没有被仪器观测，它(们)“就会在侦测屏上留下一系列干涉波状特征的条纹，这说明粒子是分身为两个波包的形式同时通过挡板的。然而一旦被观测仪器观察，粒子的物质波或导波也很有可能会受到强烈的干扰，致使导波不能事先被双缝进行均分。于是，粒子也就不会被有效分裂成两半，自然也不会有什么太大的破损而大多都始终能保持一种完好的粒子状态。在这样的一种情况下，粒子们就能够在双缝之间随意选择其中的一条缝隙以完整之躯通过挡板，最后以粒子的形式直击挡板后面的侦测屏幕。若果真是这样的话，那么，侦测屏幕上此时所记录到的粒子，应该就是从发射器中直接地发射出来的原生粒子(即“粒子A”→“双缝（通过缝隙1或缝隙2）”→“粒子A”)，而不是我们之前所说的那些衍生、次生的粒子。（即“原生粒子（A）”→“干涉波包的叠加波峰”→“侦测屏幕”→“次生粒子（B）”）
如果双缝干涉实验中果真属于这种情况的话，那么，双缝干涉实验所引发的一系列困惑和悖论自然就会变得简单多了。既没有超距作用幽灵、也没有薛定谔猫、没有多级世界、没有量子自杀......。因为实验中的这种双道条纹现象根本就不涉及什么波包坍缩产生粒子的问题，一切只是与粒子的德布罗意导波受干扰有关。换句话说，如果粒子不被仪器观测，粒子的德布罗意波就会自然被均分，粒子会被撕裂并顿化为干涉叠加的波包同时通过双缝。若被观测，德布罗意波被干扰，粒子不会被撕裂，直接撞击到侦测屏幕上，留下了粒子特征的记录。