本书是关于量子力学基本原理的科普书，介绍了从实验现象到量子力学基本原理的提出和其基本方程一薛定谔方程的赫赫功绩，是中学生，大学生学习物理思想的辅助敎本。
本书也是一本论文性的思想著作。介绍了爱因斯坦团队与玻尔哥本哈根学派间围绕量子力学基本原理所展开的争论，物理思辨的交锋。作者从自己敎授量子力学多年的思索中，得到啓发，有理有据的提出了自己的观点。对目前流行的量子力学基本原理作一重要补充，以此來调和至今的百年之争。由作者的观点，既支持玻尔主流学派的论点，又维护了爱因斯坦的信仰——微观世界也是客观实在的、可以描述的实在论哲学观。

第一章 微观物质体系的实验现象观察和波粒二象性
第一节 光(或电子) 的双缝干涉衍射现象
第二节 光波的量子性实验现象
一、普朗克的量子假设
二、爱因斯坦的光电效应
三、康普顿Compton 的散射效应
第三节 实物粒子的波动性和波粒二象性
第二章 量子力学的诞生
第一节 薛定谔方程的建立
第二节 薛定谔方程初试锋芒　硕果不凡
一、能量的量子化
二、光电效应的解释
三、原子结构的稳定性和化学元素周期性表
四、原子的特征光谱线
五、氢原子的能级和电子状态波函数
六、隧道效应和原子核衰变
七、激光原理简介
第三节 量子力学原理的基本假设
第三章 爱因斯坦阵营与玻尔哥本哈根阵营的论战
第一节 波函数Ψ 的物理意义？
第二节 玻尔哥本哈根阵营成员玻恩赋予波函数Ψ 的
　　　　概率解释
第三节 二大阵营的论战
第四节 裁判员贝尔不等式
第四章 论战的问题症结和解决途径
第一节 论战的问题症结
第二节 “和平使者”的调和剂和一些问题的诠释
一、薛定谔波动方程中虚数i 的物理意义和物质波的
　　提出
二、波粒二象性和测量新释
三、双缝干涉衍射现象解释
四、量子跃迁图像
五、评“薛定谔猫”
六、量子纠缠现象不是“幽灵”的作用，量子世界是
　　客观现实并可以描述的世界
七、微观世界与宏观世界间没有不可逾越的鸿沟
第五章 因果论
第六章 偶想随笔不是多余的话
第一节 量子纠缠是“全同性”量子间的特有现象；
　　　　决不要误认为是任意粒子间都可能有的现象
第二节 量子保密通信卫星
第三节 量子计算机
第四节 夸克禁闭与大型量子对撞机
第五节 何谓“真空不空”
第六节 “多维世界”和“平行宇宙”
一、多维世界
二、平行宇宙
后　记
参考文献
附件一　波粒二象性新释——波的测量并缩及其
　　　　实验验证设想
附件二　The Wave-Particle Duality and the Problem
　　　　of Measurement
附件三　波粒二象性和测量新释——揭示量子幽灵的
　　　　真实面目

前言
经典力学自牛顿开创以来几百年，大至宇宙天体日
月星系运动，小至凡是肉眼所见的物体运动，无不在经
典力学掌控之中。万物循道。探月飞船工程的实施，星
际航行的展望，全赖经典力学( 包含相对论) 所揭示的
宏观物体运动规律，决定论的支配。
一尺之杆，日取其半，能万世不竭吗？换言之，物
质是否无限可分？为什么？若非无限，那么，分至极限
其性质将如何？进入微观世界，物质运动的变化规律将
是怎样的？现有的经典宏观力学能否管辖它？这量变形
成的质变，有没有鸿沟？
掌控微观世界的量子力学，自20 世纪20 年代诞生
至今也已百年。它作为现代科学技术二大支柱之一，成
就显赫，连人们的日常生活都与之密切相关。可是，人
们对其基本原理的认识却始终存在疑惑并争论不息。诸
如光子、电子等微观体系的波粒二象性，就深深地困扰
着几代物理学家。不清楚物质的基本形态到底是什么样
子，在人们的头脑里应记住电子什么样的图像：是颗粒
状“粒子”，还是弥散状的“物质波”？描述微观体系
状态的波函数Ψ( 读音Psi) 其物理意义到底是什么？
由爱因斯坦与玻尔各自为首的二大科学阵营，为此
争论了数十载而未果。以玻尔、海森堡为代表的哥本哈
根学派认为，科学关注的只是可观察的事物；对微观客
体的行为，不可能同时作完整的形象化描述；不可能确
定它与观察现象方式无关的属性，不能用形成知觉的空
间时间概念来描写。“波”和“粒子”二字眼只是我们
用日常语言作的类似比喻。恰当描述只能用抽象的数学
语言来全面表达。因此，波函数只是计算工具而言。目
前主流的看法是它只具有概率的意义，没有客观实在性
。以爱因斯坦为代表的一些科学家，则始终反对仅满足
于概率的解释。认为自然界必然有其决定论式的描述。
微观客体作为一个实在体，一定能对其做出不依赖于观
测条件的精确而合理的客观描述。有句名言“上帝是不
会掷骰子的”，统计性预言只不过是量子理论不完备，
应该由现在人们还不知道的某些因素（隐変量）来确定
。就是连量子力学基本方程的创立者薛定谔也居然站在
创立量子力学基本原理的哥本哈根派对立面，附和爱因
斯坦，并提出有名的“薛定谔猫”思想实验来质疑玻尔
哥派的思想精神。
诺贝尔奖得主费曼感慨地说，“……当今世界上，
没有一个人是真正懂得量子力学的”。1935 年，爱因
斯坦、波多尔斯基和罗森合写了一篇文章《能认为量子
力学对物理实在的描述是完备的吗？》。他们从定域实
在论的观点出发，提出一个思想实验，用来对量子力学
质疑：要么量子力学对物理实在的描述是不完备的，要
么存在着一种瞬时的超距作用。这就是众所周知的EPR
佯谬。也就是量子纠缠现象的疑惑。
20 世纪70 年代初至80 年代，相继完成十二个关
于“远隔离”粒子量子关联实验。结果表明量子力学的
预言是正确的。EPR 关联（即量子纠缠）确实存在。从
而不得不要在非实在论或非定域性二者中做出痛苦的选
择。若选择前者，那将会动摇整个物理学大厦，是最不
愿意的；若
选择后者，将把量子论放在与相对论对立的地位。
由此震惊了物理学界和哲学界。
产生诸如：真的存在超距作用，与相对论不相容？
物质世界是否客观存在？月亮在我不看到它时存在不存
在？等等一系列问题。在随后数十年来，国内外不乏追
求真理的科学家在苦苦探索着这量子力学原理中微观物
质世界的奥秘，孜孜不倦地埋首实验，以验证哥派精神
与爱氏信仰究竟谁是谁非。以光量子体系为标的物的实
验，技术上较成熟，重复性也好，发展迅猛。
2016 年，“墨子号”量子保密通信卫星的上天，
使量子的纠缠“幽灵”回荡在天空，展现于人们视界中
。二个已分离很远的量子系统，当真有鬼魅般的相互联
系？由量子力学原理，无论它们相隔多远，甚至是星系
间隔，只要测量一方，另一方瞬间就能做出反应！这种
超光速的影响作用，科幻般的不可思议，深深地困扰着
人们的认知。也激发起人们无限的想象和思考。什么多
维世界、平行宇宙、人的意识对观察的作用、世界是否
实在、人的灵魂是否存在、由纠缠现象，能否使物体甚
至人作为实体瞬间送达遥远的星球上？等等各种奇思异
想纷纷兴起。真是百家争鸣，各说其是。
物理学的科学真理，是从客观的实验现象事实中总
结归纳出合乎逻辑的科学规律。它能接受时间的考验，
人们实践的检验。
围绕量子力学基本原理的百年争论，似乎已不是对
理论做再深入的探究和依赖新的数学工具出现，而是人
们认知方式的诠释。汇聚在二大科学阵营中的成员，都
是些聪慧绝顶的科学精英，都是思维敏锐、学术严谨的
佼佼者。两派各自提出的论证都有合理性，但都说服不
了对方。微观物质体系在运动过程中的波动性现象和实
验观察结果是铁一般的事实，结论无可非议；而微观物
质体系在受到观察测量时，呈现的量子化颗粒性质也是
事实。正因为是量子化的，才有了量子力学。但是“波
”和“粒子”恰是两个对立的不

本书是作者数十载教授量子力学、电动力学、数理方法等物理学科的领悟和思索的结果。它是一本关于量子力学基本原理的科普书。适合于物理学界、哲学界参考。尤其是为物理专业和与物理相关的专业学生参考。也是向大众介绍量子力学基本原理其物理思想的啓蒙书。

第一章　微观物质体系的实验现象观察和波粒二象性
第一节　光(或电子)的双缝干涉衍射现象
从源S发出的一束光（或电子束）射向双缝A与B，在屏幕C上形成明暗相间的干涉衍射条纹。
若关闭其中一缝，屏幕C上则形成单缝的衍射图。双缝衍射图不为两个单缝衍射图的叠加。
双缝干涉衍射条纹与单缝衍射条纹的比较：双缝干涉衍射条纹是等距的明暗相间的条纹；而单缝衍射条纹是中央宽，两边窄的明暗相间，且亮度趋两边很快衰减的条纹。很显然，双缝干涉衍射条纹不为二个单缝衍射条纹的叠加。
【实验观察与思考】
（1）同样的光源，光线同时通过双缝后在屏幕C上的明暗相间图案，不为光线分别通过单缝的图案叠加，说明光线同时通过双缝A与B后，互相影响干涉。观察水波的类似实验，可清楚理解。
（2）条纹亮的地方是光线通过双缝后干涉的加强处，暗纹是干涉后的相消处。在水波的类似实验现象中，水面上的任一点振动是由从A和B传播来的二个水波引起的二个振动迭加。有的点合振动加强，有的点合振动相消。由波动规律完全可作精确的计算。因此，从光源S发出的一束光是一列波，它行进到双缝A与B并同时通过后，在双缝与屏幕之间空间中互相干涉，最后投射到屏幕C上。毫无疑义，早已公认一束光即是一束电磁波，它在运动过程中呈现波动性，遵循麦克斯韦理论方程的波动规律。
（3）进一步的实验又表明，无论光源S发射的光波强度如何减小，最终在屏幕上所形成的双缝干涉衍射图案是一样的。早在20世纪，就有人利用发射光线的能量微弱到几乎近单个光量子实体的光源，用相片长时间曝光，得到的双缝干涉衍射图片，结果与一次性强光得到的双缝干涉衍射图片是一样的。而且同样的是，若是关闭双缝中任一缝，也得不到干涉衍射图。这表明，单个光量子能量微观客体在运动过程中，也是呈现波动性，才能同时通过双缝，并在双缝后进行干涉。公认的结论是，光就是电磁波，无论强度大小，都遵循波动规律运动，有反射、折射、衍射、叠加和干涉等波动的特征。
（4）光波在屏幕上的明暗相间干涉条纹到底是什么？经过放大，亮条纹原来是由大量光斑点所构成！最亮处斑点密度最高，向着暗处密度减小。斑点密度与亮度成正比！假如，光源强度减小至几乎接近单个光量子的能量，仔细观察屏幕发现，起初是无规则的零星斑点，随着时间增长，斑点数增多，逐渐形成有规律的分布，总体成为双缝干涉衍射图。
这就产生疑问了，光波既然是电磁波，波是弥散性的物理图像，同时通过双缝后干涉的光波在行进到屏幕前，它仍是弥散于空间的波！怎么到屏幕的一瞬间就变成为很小区域中的一个斑点？这行为又像颗粒性“粒子”！ 第二节　光波的量子性实验现象
一、普朗克的量子假设
大家都见过雨后初晴天空出现的彩虹现象。太阳的白光，射经湿润的大气而折射，分离开红橙黄绿青蓝紫等颜色。由电磁学波动规律，不同频率的光波折射率不同，故而不同频率的光波分离开，形成七彩。红色是光波频率低端，或是光波长长端；紫色是光波频率高端或即光波长短端。
肉眼不能感知的红外端则频率更低，波长更长；同样，肉眼不能感知的紫外线频率更高，波长更短。很多人也一定见过铁条在火炉里被加热的过程中，铁条慢慢变红且向橙色转变。也就是说，铁条被加热，温度升高，它的颜色也逐渐由红向着频率高的颜色变化。铁条的颜色也就是铁条辐射出的光波的相应频率。因此，在炼钢厂为了测定炼钢炉中铁水的温度，就是用观测炉中铁水辐射出的光波频率来测定的。这就是光测高温计。在研究炼钢炉中铁水辐射出的光波频率与温度即能量的关系实验中发现，若由原来的热力学、电动力学和统计物理学等经典物理学
来解释的话，都不能得到与实验结果相符的结论。尤其在紫外线端，理论与实验结果完全不同。
普朗克（Planck）在1900年引进量子概念，才使理论与实验结果符合得很好。普朗克假定：炉腔是以hυ为能量单位不连续地辐射和吸收频率为υ（读音Nu）的光波，而不是连续地可以辐射和吸收光波能量。能量单位hυ称为能量子。h就是普朗克常数＝6.62559×10-34焦耳·秒。普朗克首次揭示了光波的能量有最小单位——能量子。当然，不同频率的光波，能量子是不同的。这最小的光波能量子hυ，是不是说明了光波的微粒性呢？还不能。例如，它也可以是一段波列。也就是说，炉腔的辐射和吸收可能是以hυ为最小能量单位的一段段光波列。
二、爱因斯坦的光电效应
现象：当紫外线光照射金属时，会有电子从金属表面逸出。称此电子为光电子。
（1）对一定的金属材料，只有当光的频率大于一定值时，才有光电子发射出来（当然，不同金属材料此值不同），而且只要一照，几乎瞬时射出光电子；如果光的频率低于这个值，则不论光的强度多大，照射时间多长，都不会有光电子产生。
（2）光电子能量只与光的频率有关，而与光的强度无关；光的频率越高，光电子的能量就越大。