第三幕（上）
n人物：祖孙三代；大学的领导和请来的专家学者十余人。n场合：学校的会议室。n时间：五天后，下午2:00淡入【走廊、会议室悬挂帕拉图、爱因斯坦、牛顿等肖像画】校长：今天我们很高兴请到了商与儒先生，我给大家介绍一下（△爷爷与大家打招呼，致意后坐下）：【运用跳离镜头(CUT SHOT)/接商与儒出入各种场景/图片/画外旁白】商与儒先生研究哲学40多年，由于他确信哲学应该是自然科学和社会科学结晶，40多年来，他始终跟踪自然科学和社会科学的发展。上个世纪90年代以后，非线性自然科学理论已经比较成熟，在非线性理论指导下的实践，也纷纷取得令人瞩目的成果。商与儒先生在学习和了解了非线性自然科学理论后，意识到传统的哲学已经严重滞后于自然科学的发展，因为自从哲学被分到文科后，搞哲学研究的人都脱离了对自然科学的跟踪，而自然科学领域是人类思维发展的前沿，哲学是研究思维的学科，哲学研究脱离了自然科学领域，就像理论研究者脱离了实践，理论研究成了无源之水，只能在现有的水潭里折腾，自然就难以有发展了。经过近10年的研究，他建立了非线性哲学系统。商与儒先生在总结和研究了人类各种学科的发展历史后提出，从线性发展到非线性，是人类认知世界的必然规律，数学如此、物理学如此、经济学如此……人类创建的一切学科的发展都不能违背这个规律，因此哲学也必然应该发展到非线性层面了。【淡入/现场场景】我们今天开个漫谈交流会，不讨论哲学上的专题，而是漫谈和讨论——光为什么具有波粒二象性。商与儒先生在建立了非线性哲学系统后，用非线性思维模式审视了这个问题后，提出了一个全新的理论。下面我们就请商与儒先生介绍他的理论。爷爷：（△对掌声致谢）我只是一个哲学研究爱好者，由于我的研究哲学是从理科切入，所以一直很关注物理、数学的发展，和在这两个学科中至今没有得到解决的一些问题。光的波粒二象性问题，是我长期思考和跟踪的问题之一。在我创建了非线性哲学系统后，发现有一个新的理论，可以解释几乎一切原来的理论不能解释的现象。今天我向各位介绍这个理论，希望各位专家能发表不同的意见，对我的理论证实或证伪。问题是由我的孙子晓明提出的（△晓明得意地站起来向大家致意），我们都知道，窗帘是能够挡住光的，但是我们也都知道，光是电磁波，那就是说，窗帘是能够挡住电磁波的。为什么窗帘能挡住光，但是窗帘却挡不住同为电磁波的电视信号、广播信号、手机信号……呢？实际上连我们的眼皮都能挡住电磁波啊，如果我们再将两者结合，用一个黑布条蒙在我们的眼睛上，即使大白天在太阳底下，我们也看不见任何光了。可是我们很清楚，光的本质是电磁波，为什么布和眼皮都能挡住电磁波呢？【这段话可改为二个镜头】现有的电磁波传播理论和光的波粒二象性理论都无法解答这个问题，因为这些理论都只承认光具有波粒二象性这个事实，却都无法精确描述光的波和粒子是如何互相转换的，或者是如何同时存在的。
——请看图示（△晓明迅速的把该图投影在屏幕上，随即对着他父亲得意的做个鬼脸）。我在研究窗帘能挡住光的现象时，发现窗帘的遮光性能主要取决于窗帘的厚度、织物的密度……一句话，主要取决于窗帘阻挡物质粒子的性能，而不是窗帘的磁屏蔽或电屏蔽性能，这个事实似乎在告诉我们，光更像是一种粒子流，而不是电磁波。请大家注意，上图是电磁波的传播示意图，
这是“一个光子（一个单列的电磁波）”的传播示意图，实际上在真实世界传播的电磁波是由无数的光子（无数列电磁波）组成的。【图示/画外旁白】电磁波可以在“真空中”传播，因为“真空中”存在着电场和磁场，在这张图上，还“充满”着我们看不见的电场和磁场。假定在这个“真空”中除了电磁场，不存在其他带电或有磁性的粒子（物质）；也假定这个空间不是有限空间，在此不考虑电场与磁场的边界条件问题。那么电磁波在传播的时候，磁波振动的方向、电波振动的方向、光线传播的方向三者是正交的，可以用三维（X、Y、Z）坐标系来表示，设磁波所在平面为X平面，那么电波所在平面就是Y平面，而传播方向就是Z轴的一个指向。【镜头从投影仪屏幕跳出，转入百度百科中介绍的电磁波传播图例】【图示/画外旁白】先从电磁波本身能量变化的角度来分析一下电磁波的传播过程：在电磁波的传播过程中，
电波与磁波是同相位的，它们振幅的变化是同步的，所以电波的振幅最小时，磁波的振幅也最小，电波的振幅达到最大值时，磁波的振幅也达到最大值。
振幅是振动波能量大小的度量。由于电波与磁波是同相位同频率振动的，因此电磁波在传播中，电波加磁波的总能量的变化，与波形的变化也是同步的，在离开Z轴瞬间电磁波的总能量最小，然后不断变大，在到达半波一半时电磁波的总能量最大，再慢慢变小。这就告诉我们，电磁波在传播过程中，与周边的电场和磁场是一直在做能量交换的，电场和磁场像个蓄能池，在吞吐着电磁波的能量【
溶(DISSOLUE)】。这里，不得不赞美创造宇宙的“上帝”！假定电场和磁场永远只与电磁波交换能量，光就不会具有“波粒二象性”，我们也永远不能领略如此奇妙的“波粒二象性”，这个世界就太单调乏味了！还要赞美的是爱因斯坦，他居然看到和证明了物质与能量是可以互换的！
【
用图示电磁波在Z轴上的情况/旁白】当电磁波
在Z轴上时，电波与磁波的振幅都是0，因此电磁波的电能、磁能、总能量都为0，此时此地，“上帝”居然让电磁波原来“储藏”在电场和磁场中的电能与磁能，同时瞬间转换成“光子（粒子、物质）”和该光子具有的动能（二分之一光子的质量乘以光速的平方）！于是，随着电磁波在Z轴上消失（电波和磁波的振幅都为零），我们却在Z轴上看到了“显示上帝光辉的光子”！该光子的运动速度是光速，每半个波动周期在Z轴上出现一次。其他任何离开Z轴的时点，以光速在Z轴上做直线运动的光子转换成电能和磁能，显示的是光的波动性，是不可见的。这种高速的变换时刻在发生，没有静止状态。因此，当我们从“粒子”的角度看电磁波（光）的时候，在Z轴上频频出现的光子是确定的“粒子（物质）”，是可见的，但是光子的出现是不连续的，显现了量子的特征；当我们从“波”的角度看电磁波（光）的时候，磁波和电波是连续的，显现了光的波动性特征，但是波是看不见的。我认为这就是光呈现“波粒二象性”的本质原因，也是我们测不准光子的根本原因，也就是光子具有“不确定性”的根本原因。【△似把“光子”做成活泼可爱、调皮的“动漫”角色——在镜头中一跳一跳、躲躲藏藏】我们在做以上分析时，如果用离散的整数维三维空间的线性思维模式去思考这个问题时，一定会产生一个难以解释的逻辑矛盾，那就是电磁波与Z轴的交点只是一个“点”，点是0维的，没有长度、面积、和体积，而在Z轴上，光是以光子（粒子、物质）的形态出现的，粒子怎们可能没有体积呢？另外，由于“点”是没有长度的，因此光子在Z轴上就没有位移，即使光子有质量，但没有位移又如何有动量呢？可是只要我们用非线性思维模式去思考这个问题，就能解释这个逻辑矛盾。因为在Z轴上按特定规律不断出现的光子，具有内在的自相似性，这是一种分形系统。因此光子不是0维的，而是分数维的，它的豪斯道夫维度大于拓扑维度，所以光子是有体积的、在Z轴上也是有位移的。【建议使用溶(DISSOLUE)∶将淡入和淡出结合，使前一影像叠在后一影像上来解释：分形系统、分数维、豪斯道夫维度、拓扑维度等基本概念——可参考百度百科词条】【镜头/图示/画外旁白】三百多年前，牛顿解释牛顿环现象时，提出了著名的“猝发理论”，很朴素地意识到光子（粒子）的出现是“猝发”的，明确指出它出现的周期就是光的半波周期。遗憾的是，那个时候爱因斯坦的能量与物质转换公式还没有被创立，牛顿不可能意识到波与粒子可以互相转换。1905年，爱因斯坦运用量子理论解释了光电效应，他认为光子就是一种量子，他在德国《物理年报》上发表了题为《关于光的产生和转化的一个推测性观点》的论文中写道，对于时间的平均值，光表现为波动；对于时间的瞬间值，光表现为粒子性。实际上爱因斯坦的解释比牛顿更接近对光的波粒二象性本质的揭示，他甚至已经朦朦胧胧的看到，光的波动性与光的粒子性在时间上的特征！爱因斯坦提出了能量与物质转换的公式，而阻碍他向真相跨出最后一步的，是“分数维”。因为那时候还没有分形理论，他不可能理解在Z轴上的一个0维的点，怎么可以成为物质（光子）呢！我的这个解释，精确的描述了光的波粒二象性是如何产生的，光的波形态和粒子形态是如何转换的，否定了光的粒子形态和波形态是同时存在的说法，肯定了光子是每隔半个波长在电磁波的传播方向（Z轴）上精确的出现的。今天我们从哲学角度再来回顾和分析历史上发生的“粒子派”和“波动派”之间的争议，我们可以这么说，关于“波粒二象性”之争，标志着人类在面对物理实验揭示的事实面前，承认了光的波粒二象性，由此而进行的物理学上的思维，开始进入非线性阶段。历史上这两派的争议，深刻反映了这两派在“确定性”与“不确定性”、“连续”与“不连续”这些矛盾上的对立，但是更显现了这两派共同的线性思维模式——光要么是“波”，要么是“粒子”，两者相互不能兼容的状态。通过前面的分析，我们很清楚：静态、割裂、线性的、把“粒子（物质）”与“波（能量）”对立起来看问题，聚焦于“粒子”与“波”的特征同时存在于光这个事物上，确实难以让人解释和接受；但是站在非线性思维的更高层面，动态的、系统整体性的来看“粒子（物质）”与“波（能量）”的对立统一问题，我们就会明白，“波”与“粒子”，其实分别是电磁波的能量运动的表现形式和物质运动的表现形式，是一个不断处于动态变换的统一体（电磁波）的两种不同的存在形式。正是由于电磁波在传播（运动）中，一直处在物质与能量的不断转换中，因此使得系统整体动态的显现出“波粒二象性”。用线性思维模式去看“波粒二象性”，由于光子是可见的，波是看不见摸不着的，人们就很容易得出世界是不连续的、是量子化的结论。实际上真实世界是连续的，不连续的是系统的存在形式，连续的是系统的存在内容（本质）。各位专家学者，请你们根据自己掌握的理论考虑一下，我这个对波粒二象性的解释，与现有的一切有关光的实验结果是否矛盾？……（△专家们互相低声讨论着，表情种种，场景有点活跃，但是没有一个人提出这个解释与以往的相关实验有矛盾的意见。）爷爷：但是，这个解释可以解释原来的理论不能解释的很多现象，包括窗帘和眼皮可以挡住电磁波的现象，不是吗？（△会场里的各种表情/镜头跳转/实验室）可见光的波长大约在400-800纳米之间，每两次光子出现的间隔在200-400纳米（半个波长）之间。窗帘或眼皮的厚度远远大于这个尺度，所以在这个尺度内，任何可见光中的光子都会出现很多次，与组成窗帘和眼皮的物质发生很多次碰撞。这些光子撞到组成窗帘或眼皮的物质上后，不是变成热能被吸收，再也变不回电波或磁波了，就是在多次碰撞以后，极大的降低了频率，变成了我们肉眼无法看到的其它频段的电磁波。其中也有部分没有被完全吸收的光子，由于与组成窗帘或眼皮的物质粒子发生粒子间的碰撞后，动量（能量）损失很大，使得该光子的速度远远小于光速，在光子离开Z轴消失后，因光子具有的动能在碰撞中损失太大，因而最终只能转换成有限的电能或磁能，弥散于无处不在的电场和磁场中了，这也是熵增原理。其他无线电波由于频率低，波长长（一般至少为几米到几十米），因此在窗帘、墙壁……等尺度中，出现粒子的频率很低，主要是以波的形式穿越了这些障碍的。【图示/用水泥造一个墙壁为十几米厚的掩体，波长短的电磁波穿不过，波长长的电磁波受到极大的衰减】儿子：我有个问题，根据你的说法，你又如何来解释频率更高的电磁波（譬如伽马射线）可以穿透窗帘、皮肤、甚至骨头呢？爷爷：（△用手势）这个问题问得好！尽管我们把电磁波看成是一个连续的系列，并依据我们对电磁波的了解，以电磁波的频率为识别标识，把电磁波分成了很多频段，譬如、无线电发射用的长波、中波、短波、超短波、微波、红外线、可见光、紫外线、X光、伽马射线、高能射线……等，但是实际上它们虽然为同一个系列的分形系统，具有共同的自相似性，但是不同的分形系统都有其不同的特殊性，同类的分形系统，也有各自不同的特殊性。不同频率的电磁波，其共性是它们的存在（传播）形式，但是其差异不仅仅是频率的差异，不同频段的电磁波，实际上存在着质的差异。也就是说，以电磁波的形式传播，只是它们的运动形式，而在Z轴上生成的粒子，才是它们的物质本质，不同频段的电磁波，在Z轴上生成的粒子是有本质差异。譬如，红外线也是一种电磁波，但是它的电性能和磁性能与无线电波是很不一样的，它与可见光的光学性能也有很大差异，这一点可以从用于两者聚焦的透镜上很容易分辩出来。【用镜头展示不同颜色的电性能和磁性能在红外线、无线电波中的变化，以及和光的光学性能的差异，然后跳入“电磁波与声波”】 X射线也是一种电磁波，但是它既不同于无线电波，也不同于可见光、红外线、和紫外线。不同频率的电磁波都可以在真空中传播，因为真空中充满着电磁场。太阳活动产生的磁暴，却只对无线电波产生扰动，不会对可见光等电磁波产生扰动。同样的原因，我们无法用电场或磁场来聚焦可见光或X射线，也无法用光学透镜来聚焦无线电波。儿子：明白了！在我读书的时候，老师告诉我们，由于电学振动和力学振动之间存在着惊人的相似性，它们遵循的运动方程式在数学上的表现形式是一样的，所以我们经常会用力电类比的办法，来研究力学和电学的振动问题。这就使得我经常把电磁波与声波等同起来，以为电磁波与声波一样，频率的差异只是同种事物某个物理参数的差异。我们都知道，当声波的频率低到超过我们人耳的感知范围时，我们把这类声波称为次声波；当声波的频率超过我们人耳的感知范围时，我们把这类声波称为超声波，在整个声波范畴，尽管只有中间的一个频段是我们人耳能够感知的，处于两端频段的声波我们都不能感知，但是这些处于不同频段的声波，本质上是没有差异的。【以上可用画外旁白】现在我有点明白了，电磁波与声波的差异很大，电磁波的频率不仅决定了我们人眼能不能看到该电磁波，实际上不同频段的电磁波，本质上都有很大的差异。所以你认为，伽马射线在传播时与电磁波采用了同样的形式，但是伽马射线的发生和本质与可见光和无线电波是不同的，是这个意思吗？爷爷：是的，这是个很重要的概念。事实上电磁波的频率不同，更本质的原因是产生电磁辐射的粒子是不同的，频率低的辐射一般是源自外层电子被激发而产生；频率稍高的电磁辐射是源自内层电子被激发而产生；频率最高的电磁辐射是原子核的粒子被激发而产生的。晓明：（△看到大家在关注父亲与爷爷的讨论，自己有点被冷落，就插入发问）爷爷，你能简单介绍一下伽马射线吗？爷爷：（△笑笑）好啊。【图示、幕外旁白】伽马（γ）射线，英文名称：gamma-ray。它是在核子聚变或蜕变过程中发射的一种电磁波，也被称为伽马（γ）粒子流，因为它的波长极短（小于0.002纳米），例子特征非常明显，传播极具直线性。伽马射线首先由法国科学家P.V.维拉德发现，是继α、β射线后发现的第三种原子核射线。γ射线具有极强的穿透能力，可以穿透几厘米后的铅板。在20世纪70年代，美国军方曾发射了一颗名为薇拉（Vela）的人造卫星，用于探测和获取前苏联进行核武器试验的信息，薇拉被发射后，很快就向美国军方发回了它获得的信息——它在太空中发现了的强烈的高能射线，这一发现令美国的五角大楼极其惶恐，他们怀疑前苏联在太空中试验一种新的核武器。但是，无论从射线能量的强度、发生频率、持续时间等方面判断，前苏联都不可能有这么先进和强大的核武器。随即他们发现，这些辐射实际上是相对均匀地来自太空中的各个方向，而且很容易判断，它们应该来自银河系之外的外太空，如果来自银河系，它们所携带和释放的巨大能量，早就对地球上的生命造成毁灭性的伤害了。所以伽马射线虽然目前被大家认定是一种电磁波，但是它来自核聚变或蜕变，是一种核辐射，携带的能量很大，实际上它与α射线和β射线很类似，更接近于粒子流，具有很强的穿透力。因此伽马射线能轻易的穿透窗帘、眼皮、甚至我们的颅骨和其他生理组织，并被成功的开发成用于治疗的“伽马刀”。儿子：这让我想起一个问题，你是如何来解释玻璃的透明问题？【转换镜头】爷爷：又是一个很好的问题。我认为一种物质是否透明，关键在于组成该物质的元素和结构。【转换镜头】玻璃透明，绝缘体、不导电，也没有磁性。金属物质不透明，是因为金属物质会对电与磁产生电屏蔽和磁屏蔽，电波与磁波难以通过。玻璃不仅不导电和不带磁性，更重要的是，玻璃的结构，也是一个很关键的因素。【幕外旁白】玻璃的主要成分是二氧化硅，二氧化硅的结构是硅原子跟四个氧原子形成的四面体结构的原子晶体，四个氧原子位于四面体的顶点上，中心是一个硅原子，原子核加上电子的体积，占原子体积的比例只在亿分之一左右。在原子这个尺度中，绝大多数是空间，只要物质的结构相对规则，就好像一个巨大的建筑物，其中只有很规则排列的、稀稀拉拉的立柱和横梁柱，庞大的建筑物其实就是一个很通透的空间，体积远小于原子核的、按直线高速前进的光子，自然可以很方便的在其中穿进穿出……如果分子的结构像鸟巢那样不规则，由于组成物质的分子数量很大，结构不规则的分子层层叠叠，以光速运动的光子自然会碰得头破血流了。决定物质是否透明的因素是，物质的电磁性能与物质的结构。这两个相关因素中，结构的因素更重要。以石墨和金刚钻为例，两者都是纯碳元素，碳元素是导电的，但是由于结构的差异，石墨完全不透明，金刚钻则透明。再譬如，玻璃板是透明的，但是紧压在一起的玻璃粉就不透明了……（△做了个手势）【运用跳离镜头(CUTSHOT)/回到现场】以上意见供大家参考，我不是物理学家，我希望在做的各位专家能够去研究这个问题。
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