本文原创作者：水木长龙

宇宙的本貌究竟怎样？或许，它真的变化无测，正如量子理论所言——随我们所期而逢迎展现；也或许，它真的铁面无私，正如相对论所言——一切只是相对的呈现。探索无止境，水木长龙与您同在，继续我们的探索之旅。

我们知道，微观粒子一般都具有波粒二象性的特征，比如光子。然而，从20世纪初直至本世纪现在，对于光究竟是怎样一种物质存在形式的研究，物理科学界一直未能给出令人满意的答案。纵然通过实验以及经验的总结，得出光具有波粒二象性，却知其然，而不知其所以然。尤其物理科学界的两大理论——量子理论与相对论——的悖逆不兼容，更是使物理研究者们对窥探光的波粒二象性的真面目倍感棘手。

量子理论所研究的主要是微观世界，对微观粒子的研究，表现出来的主要是非定域性；而爱因斯坦的相对论主要是建立在宏观世界上的研究理论，所呈现出来的主要是定域性的宏观现象。这种不相容性使爱因斯坦很是苦恼，竭尽后半生的努力去寻找解决的方案，希望建立起相容的大统一理论，遗憾的是，最终无果而终。

光的波粒二象性正是定域性和非定域性的表现。光既具有微观粒子的非定域性，也具有宏观波的定域性。那么，是否思考过，光的粒子特性和波动特性是同时同步的叠加显现，还是在特定条件下的分别呈现？

或许，不少研究学者会以量子理论作答：光在没有观察测量的时候，以波的形式传播（见双缝实验），一旦被观测，其连续的波函数就会坍缩，从而坍缩为非连续的粒子形式传播（见延迟选择实验）。故光要么以波动特性传播，要么以粒子特性传播。

爱因斯坦曾在1949年说过这么一句话：“在我研究的所有理论中，我感到没有任何一个可以很牢固地站得住脚，我也不能肯定我的研究之道一直都是正确的。”而对于相对论，爱因斯坦曾这么告诉他的科学同僚：“未来它肯定会被一个全新的理论所取代……我相信深化完备理论的进程是没有止境的。”

伟大的科学家爱因斯坦尚且如此告诫我们，我们又怎能顽固地一直保守在原有的经验理论之上呢？没有新的思维突破，便很难有科学的新发展进步。接下来，我们从不同的思维角度和全新的分析过程来探讨波粒二象性可能隐藏的本貌真相。探索科学，探索宇宙，水木长龙与您继续我们的探索之旅。

牛顿提出了经典的引力概念，爱因斯坦通过提出广义相对论对牛顿的引力概念做了进一步的扩展补充，从而使引力的定义趋于更加完善。牛顿认为引力大小由两物体间的相对距离和质量决定，与两物体的质量成正比，之间的距离的平方成反比。而爱因斯坦在广义相对论中则指出，引力源于物体质量对时空的弯曲，物体质量越大，时空弯曲也越大，从而会使质量小的物体沿着被质量大的物体弯曲的时空做旋转运动并不断向其靠近（比如行星的进动）。即引力大小与时空的弯曲程度有关。

量子理论指出，宇宙可能不止我们所处的这一个，而是除了我们这个宇宙外，还存在有无数的其它平行宇宙。而在2010年12月，有英国天文学家根据宇宙微波背景辐射图发现，我们所在的这个宇宙曾经至少四次被其它平行宇宙挤压或碰撞过，因为在宇宙微波背景辐射图上发现有四个“宇宙摩擦碰撞圆圈”。

以上时空弯曲和平行宇宙碰撞证据的提及，是为了证明时空不是一成不变的刚性，而是具有相当大的弹性。而“时空具有极大弹性”即是我们分析光的波粒二象性的关键所在。

想象有一个圆体或其它无论什么形状的透明物质，该物质非常有弹性而且也非常有韧性，可以随意将上面一小部分拉扯很长，或挤压上面的任意地方使其中一部分凸起（比如透明气球，但需要是实心的），放手后达到一定时间才能恢复原来形状。然后我们或挤压或拉扯该物质，直至上面形成无数的凸起部分。

假设光的传播必须依附于该透明物质才能传播，如果该物体弯曲那么光线也会沿着弯曲的路径传播。然后我们将该物质充满整个时空，所有的无论宏观的星系星体星球等，还是微观的各种粒子等，都依附于具有极大弹性和韧性的该透明物质上，那么时空就会被大小物体挤压的凸凹不平，而光的传播便只能沿着凸凹不平的路径前进。

我们知道，宇宙中存在很多我们肉眼无法看到甚至高科技探测仪器都无法检测得到的其它暗物质，占总宇宙的约96%。由此可知，宇宙空间基本上是处处凸凹不平，或许形状像刺猬一样，只是“刺”的高低粗细并不均匀。前面我们说了，假设光的传播只能依附于该“刺猬”透明物质才能传播。如果“刺猬物质”的“刺”并不是有序地排列，而是无序交错地排列，那么，光的传播看起来就会时而连续，时而非连续，取决于“刺”的疏密度以及排列分布和交错多少。当光通过排列有序的“刺”时，就会呈现出波动特性（看起来仿佛连续传播）；当光通过错综杂乱无章的“刺”时就会呈现出粒子的特性（因为当一个长刺与远距离的另一短刺交错时，光就会呈现出从一个“刺”突然跳跃到另一个“刺”的现象，看起来像非连续传播）。

如果时空真如前面假设，那么光的波粒二象性正如以上所解释，一目了然。或许，会有人想到量子理论的坍缩效应，为什么双缝实验中光的波动特性在观测时波函数会坍缩从而转变为粒子特性？又为什么不观测时就会呈现波的特性？

前面我们说了，宇宙96%的物质是我们看不到的，这96%的物质必然有大有小，有的可能体积十分微小但质量却极大，从而形成的“刺”必然细长。如果“细刺”极为弱不禁风，就会很容易受到影响从而变得东倒西歪。所以，当观察者观测光的传播时，或许就会如量子理论中所预测的那样——会受到观察者意识作用的影响——过长的“刺”会像躲避似地相互倾斜彼此交错，从而使光在传播过程中表现出非连续性的传播。而未观测时，“细刺”并不会受到“惊吓”而变得东倒西歪，光的传播就是连续的波动呈现。

今天的分享就到这里，感谢对水木的支持。

本篇文章「水木长龙」原创，转载标明出处，谢谢！(2019/02/10​)