量子力学的奇异性溯源：是剑走偏锋还是走火入魔？
书房记发布时间：02-1318:08优质创作者
量子力学的奇异性溯源
作者：李春生（书房记特约作者）
一个小寓言
深山里有一个家庭最值钱的财产是家里养的一只动物。这只动物是什么呢？家庭成员们却有不同看法。公公说：这是一只神奇的鹿。 婆婆说：这是一匹矫健的马。 儿子说：只是一头驴。
儿媳妇说：啥呀！一头猪而已
两个相互矛盾的陈述不能同时为真，真理只有一个，真相只有一个；语用一致性，即结论不能与真实世界矛盾。这就是逻辑一致性。每一个理论都是一个完整的逻辑体系，一个理论是否正确，最基本的要求是理论没有逻辑矛盾和漏洞，所有的理论的逻辑链条都必须完整自洽，都必须满足逻辑一致性要求。
物理理论为解释客观世界而存在，而不是为证明一个理论正确而创造一个宇宙来满足这个理论的要求。我们身处在同一个宇宙，却存在经典物理学、量子力学、相对论和弦理论四种互不相容的理论解释体系，我们只需要一套可以自洽解析宇宙运作原理的理论——终极理论。但是，到目前为止，没有任何理论可以达到终极理论的标准，这意味着现有理论都不完备。既然现有理论都不完全正确，因此不存在不可质疑的理论。如果证明某一理论错误，意味着我们距离真相更进了一步，而不是相反。
终极理论不会是一个全新的理论，它就藏在现有的理论之中，当我们以客观逻辑为工具，就能在错综复杂的观点中找出宇宙真实的脉络。对有些问题，我们并不缺乏揭示真相的能力，更多的时候我们缺乏的是面对事实的勇气。
智慧从怀疑开始。
艰难的探索
光是什么？是粒子还是波？这个问题争论了几百年。
量子（光、电和亚原子）是什么？是粒子还是波？
随着对光、电和亚原子特性的了解，波动说和粒子说各自形成了自己的理论体系，经典电动力学和量子力学先后建立。这是两个并行的，观点完全对立的理论解释体系。尴尬的是，这两套理论都无法自洽，都无法自洽地描述微观世界的运作原理。波动说无法解释转瞬即逝的波如何构成稳定存在的物质；粒子说无法解释简单的双缝干涉实验，也无法解释物质与生俱来的振动频率问题。于是，波动说的德布罗意和粒子说的波尔分别提出量子同时具有波动性和粒子性，即波粒二象性。虽然波粒二象性也不能告诉我们量子到底是什么，但是，至少暂停了争吵，这是一种无可奈何的妥协。问题是，问题并没有得到解决。
波动说和粒子说谁是赢家呢？
我们身处的世界是客观的存在，由实实在在的物质构成，人们很难相信物质由转瞬即逝的波构成，大多数人认为量子力学的粒子说解释更接近事实。因此，粒子说处于主导地位，掌握了话语权，20世纪以来微观领域所有的发现都采用粒子说的解释，人们以为这些新发现都是量子力学带来的进步，人们根本不相信最先进的超级计算机和最先进的5G、6G通讯仍然基于经典电动力学而不是量子力学，人们更不敢相信量子力学根本没有任何可以实用的科技应用。
把宇宙万物都看成是实实在在的粒子，虽然可以解决物质的实在性，但是却无法自洽地解释宇宙的基本作用力的作用原理，粒子标准模型中本应无处不在的传播子——各种玻色子在客观世界里根本就不存在。
这是一个荒谬的世界，人类各项科技应用都依赖于经典物理学，但是，却认为经典物理学是一个落后的理论（有一段时间还认为经典物理学是错误的理论），人们认为先进正确的理论根本没有任何实践应用。本应引领科技发展的理论物理学远远落后于实验物理学和应用物理学。人类可以通过发现的物质特性推动科技的发展，但是，却无法自洽解释物质为什么具有这样的特性。例如人类可以制造先进的电子计算机，但是，却连电子（还有光）是什么都不知道。所有理论都达不到终极理论的标准，所以，才出现波粒二象性这样无可奈何的妥协，人类科技发展完全是在摸着石头过河，哪有什么赢家。
但是，虽然量子具有波粒二象性是一个共识，但是，对同一事物，波动说和粒子说的理论仍然使用各自的解释，存在两套并行的解释，只是目前主流的观点采用的是粒子说的解释，在粒子说无法解释时就采用波动说的解释，理由理直气壮，理论的自相矛盾已经不再让人感到羞耻（这是物理学的耻辱）。
波粒二象性就是最后的答案吗？这就是物理学的终结吗？物理学是为了格物致知，是为了解析宇宙的运作原理，我们不能永远把不知道当成最终答案吧。现有的4套互不相容的理论都完全正确吗？4套互不相容的理论都完全错误吗？有没有一个可以自洽解释宇宙运作原理的终极理论呢？
不识庐山真面目，只缘身在庐山中。终极理论不会是一个全新的理论，而应该是一个统一了现有理论的综合理论，真理就藏在现有的理论之中，当我们放下证实性偏见，不预设立场，保持开放的心态，从客观的角度审视物理学的发展历程，才能在各理论错综复杂的观点中找出宇宙真实的脉络。
我们先从最基本的问题——物质的构成——原子开始吧。
粒子说的原子模型
在玻尔的原子模型中，电子像轨道上的行星一样绕核旋转；海森堡认为电子没有明确的轨迹和位置；玻恩则认为电子没有具体的位置，位置是一种概率。最终，哥本哈根学派的电子像一团云雾笼罩在原子核周围。重点是，粒子说的电子是一种惯性粒子，具有角动量。
波动说的原子模型
波动说的电子不是惯性粒子，没有角动量，而是一种环绕原子核振动的环状驻波，不存在动量引起的无穷大难题。德布罗意认为［E·薛定谔（Erwin Schrdinger），《薛定谔讲演录》，北京大学出版社，2007年，第145页］：如果我们接受了光的本性的第三个理论——光量子假说，认为经典理论中其本质是波的光或辐射具有粒子结构，则这种波粒二象性是否也相应地适用于物质粒子，是否能由哈密顿光学——力学相似得出某种与波动光学相应的波动力学，即从物质粒子的波动结构来解释量子理论在物质结构方面的困扰呢？……物质粒子特别是电子的运动也必然为一频率由E=hv决定的周期现象所伴随，并且只有通过研究这种周期现象的传导才能了解粒子连续位置的信息，这种周期现象他称之为“相波”。
德布罗意设想的氢原子示意图［录自彼得·柯文尼，罗杰·海菲尔德：《时间之箭》，湖南科学技术出版社，2008年，130页] ：电子是驻波（波状实线），实环线表示电子的轨道，虚波线表示非驻波将由于干涉而消失。
薛定谔在德布罗意的基础上将物质波的概念和波动方程相结合建立了二阶偏微分方程，可以描述微观“粒子”的运动，频率和能量的关系。薛定谔把德布罗意的“相波”和伴随粒子合二为一，用不同振动频率波的“波包”来代替“相波”和伴随粒子。用不同波长的“波包”来表征粒子，来解决波与粒子的转换难题。
薛定谔认为［E·薛定谔（Erwin Schrdinger），《薛定谔讲演录》，北京大学出版社，2007年，第146~148页］：德布罗意的“相波理论”使玻尔的定态假设得到了解释：只有轨道周长为相波长整数倍的轨道才是稳定的；它突破了经典的物质概念，提出物质粒子也具有波动性质，并预言电子束穿过小孔时，会像光一样具有衍射现象，其波长为λ=h/p即著名的德布罗意关系式。……因为传统的物质概念根深蒂固，海森堡等人后来构造的矩阵力学却是从坚持粒子图像和可观察量出发，他们很难放弃自己的基本立场，去接受一个初出茅庐的物理学家设想的如此奇异的相波，只是把它看作纯粹的凭空杜撰的数学上的虚构……舍弃粒子模型，不是把气体当作单个粒子的集合，而是应用1910年德拜推导普朗克辐射定律的方法，用经典统计把气体作为具有特征频率的振动模式的叠加，并首次运用德布罗意的相波理论计算每个模式的振动频率，得出与爱因斯坦粒子气体模型相符的结果。
［E·薛定谔（Erwin Schrdinger），《薛定谔讲演录》，北京大学出版社，2007年，第148页］薛定谔不再把“相波”作为伴随粒子运行出现的一种周期现象、一种假想的波，而认为这种波是物理上真实的、实在的波——物质波，把粒子还原为相波的波包——“物质波理论”；不再把这种物质波作为原子结构中绕核运行、形成稳态轨道的运行处理，而看作是为边界条件特征化的驻波，从而克服了高曲率折射困难——“驻波图像”；而最为关键的是，由于上述两点进展，薛定谔很自然地立即着手去寻找支配这种实在的波、特别是电子驻波的波动方程，从而踏进了波动力学理论框架的门槛。
薛定谔的氢原子示意图。波状实线表示电子驻波，环状实线表示电子的平均轨道（请注意！）。电子轨道这道实线只是一种示意，电子实际的轨道是由电子波的平均振幅决定，这个振幅就是电子的定域性尺度。电子波是一个波动轨迹，因此波峰和波谷的位置变化，在这个振幅尺度内并非百分百能检测到电子，所以才有概率的问题。
粒子说的图像无法解析电子为什么具有整倍数的轨道，也无法解释电子的波长和振动频率，无法自洽地解释轨道之间具有整数倍的频率能级差现象。薛定谔的“驻波图像”是一个环绕着原子核振动的闭合的波环（驻波），“环状驻波”的不同波长意味着它不同的“波环半径”，即电子的“轨道半径”。也就是说，这种“环状波”的不同波长就意味着不同“高度”的轨道。这是一个稳定轨道的“驻波图像”。这点非常重要，这完全不同于粒子说的电子云概念。
需要注意的是，无论是行星轨道模型还是电子云模型，如果电子是惯性粒子绕核旋转，有质量的电子因为动量，质量将大于已知电子质量，需要所谓的“重整化”的方法来“消除”，需要所谓的“重整化”来“修正”结果，其实证明了核内电子并非是惯性粒子。但是，波动说虽然可以自洽解释核内电子，但是，无法解释自由电子的特性，即电子波的二次量子化难题。两相比较，波动说和粒子说哪一种更接近真相呢？
需要注意的是，德布罗意和薛定谔的电子是环状驻波，是典型的波动说解释，和量子力学的惯性粒子完全不同。德布罗意和薛定谔是经典电动力学的继承者和改良者。将俩位一生都坚决反对量子力学的经典物理学家归为粒子说的量子力学的奠基人，是一种欲盖弥彰、混淆视听的手法。
不确定性原理
我们知道，电子是量子，但是为什么每秒百亿、千亿次的超级电子计算机仍然不是量子计算机呢？为什么目前最先进的5G、6G通讯仍然不是所谓的量子通讯呢？为什么人类所有的实践应用仍然是经典物理学的累累硕果呢？
经典物理学与量子力学的分野在哪里呢？
答案是，经典物理学是确定性的理论，1是1,2是2。而量子力学建立在“不确定性原理”的基础上，在不测量时，量子处于存在与不存在之间的叠加态，在1和2之间还有一个既不是1又不是2的叠加态。经过测量后，才有可能是1或2。按照不确定性原理，宇宙的存在依赖于测量。
人们普遍把不确定性原理和测不准原理等价，事实上，前者由后者发展而来。根据量子力学，不可能精确确定一个粒子（例如电子）的位置和动量。一是因为测量行为将会不可避免地扰乱那个事物，从而改变它的状态；二是量子世界本来就不存在具体的位置，其位置基于概率，所以无法确定一个粒子状态和位置。电子像云雾一样围绕原子核旋转，无法精确测量电子的精确位置和动量，这就是测不准原理。
为什么不能同时测量电子的位置和动量？
我们知道，人类观测世界依赖光——物质自发光和反射光（从被观测的物体发射回来的光）。按照测不准原理，不可能将粒子的位置精确到比光的两个波峰之间距离更小的尺度。为了精确测定粒子的位置，必须用更短波长的光（注意不是更大的速度，惯性粒子的动量取决于速度）。问题是，光的能量大小取决于波长，更短波长的光具有更大的能量。用光照射到一个粒子上来测量这个粒子的位置和速度，一部分光波（注意名称的变化）被这个粒子散射开来，由此确定其位置和动量。
问题来了，按照量子力学，光是惯性粒子——光量子，电子也是惯性粒子，用光子测量电子的位置和动量，是两个粒子的碰撞，光子撞击电子，从反射回来的光子来判断电子的位置和动量。但是，光子的动量会改变了电子的动量和位置，因此，电子的动量就不再是之前的动量（与已知电子的质量不符），位置也不再是原来的位置，即位置也不再准确。光子的动量改变了电子的位置，测量动量后的电子也不再是原本的位置。因此，永远无法精确测量核内电子的位置和动量，让核内电子永远蒙上一层神秘的面纱，这是量子力学奇异性的开端。
我们知道，物理理论为自洽解释宇宙的宇宙原理而存在。如果无法解释核内电子的运作原理，那么，这意味着这个理论并不完备。我们永远无法了解电子的秘密吗？让人欣慰的是，量子力学只是粒子说的解释，我们还有波动说的经典物理学的解释和弦动说的弦理论的解释。
波动说可以同时测量电子的位置和动量吗？
别着急，正如先有鸡还是先有蛋这个悖论，回答先有鸡或是先有蛋都是错误的，我们需要思考鸡一开始就是鸡？蛋一开始就是蛋吗？当我们从生物演化的角度来看问题就不会陷入悖谬之中。感谢达尔文和生物学学者们不懈的努力和探索，现在我们知道地球生物的起源，从蛋白质到脱氧核糖核酸，从“太岁”这些原始生物到植物和动物的分野；从自体分裂繁殖到受精繁殖，从卵生到胎生。从单细胞到多细胞，从简单的神经连接到智力的出现，生物不断地在变异和突变中进化。卵生的鸡是从简单的单细胞生物进化而来，胎生的哺乳动物也是从单细胞生物进化过来，由此我们明白，先有生命才有繁殖方式，从低级生物到高级哺乳动物是一个树形演化过程。当我们从生命的最初形态开始并追溯演化的全过程，我们才能从先有鸡还是先有蛋的怪圈中跳出来。这个悖论给我们的启发是，人类面临的许多问题都不能用简单的白与黑、对与错来回答，得出结论前首先要了解事物的全貌，了解它目前的现状要从了解它的历史发展演化开始，唯此才能掌握事物真实的发展脉络和本质。
逆向思维能力让我们可以跳出他人划定的圈子思考问题。位置和动量是粒子说的概念，在经典电动力学里，核内电子不存在位置和动量的概念，取而代之的是波长、频率和振幅。德布罗意和薛定谔的电子模型有一个共同点——电子不是惯性粒子，而是环绕原子核振动的环状驻波。通过波长和频率可以精确计算电子的质量，根据波长和振幅可以确定电子的平均轨道。在电子环状驻波的振幅区域内，可以发现电子的轨道，就是粒子说所谓的概率的真相。
怎样解释光子会改变电子的动量问题？
别着急，我们知道，核内电子的轨道是电子波长和频率的整数倍。粒子说无法解释入射光为什么可以改变电子的轨道，为什么电子总是具有特定的轨道？为什么不同轨道的电子都是波长和频率的整数倍？为什么光可以使电子产生轨道跃迁呢？为什么不同波长的电磁波——光可以使电子跃迁到不同的轨道呢？
很遗憾，粒子说无法自洽地解释这些问题。有人会说，量子本来就具有波粒二象性，这没什么好奇怪的。
是吗？波粒二象性这个无可奈何的妥协带来的“和平”只维持了半个世纪，当弦理论提出量子既不是粒子也不是波，而是不同振动模式的弦时，波粒二象性就“破产”了。现在，量子具有波粒弦三象性。也就是说，对同一种现象，存在三种并行的解释，哪一种解释正确呢？量子力学声称量子具有波粒二象性，事实上只有粒子说一种解释。就象声称自己拥有一把双刃剑，其实不过是一把直刃的环首刀而已。
我们还是了解一下经典物理学和弦理论的解释吧。
我们知道，只有特殊波长的光会产生光电效应，不同的波长会与不同的金属产生光电效应。为什么呢？光电效应产生的原理是什么？电子产生电子跃迁的原理是什么？这些看似雷同的问题还需要从康普顿效应谈起。
怎么扯到康普顿效应呢？
事实上，康普顿的解释基于光速可变，粒子说的动量取决于速度的变化。康普顿认为光子和电子、质子这样的实物粒子一样，不仅具有能量，也具有动量，碰撞过程中能量守恒，动量也守恒。请注意，康普顿又认为散射光的路径弯折引起动量发生变化，这是自相矛盾。把反射波能量的变化（波长和频率的变化）归因于粒子的动量，这是典型的粒子说解释。
我们知道，逻辑一致地解释宇宙所有问题的理论才有可能成为终极理论。如果粒子说解释康普顿效应是正确的，那么，按照这种逻辑也应该可以解释其他现象。例如光电效应和电子轨道跃迁。
光电效应
按照粒子说的解释，光是由一份一份不连续的光子组成，当光子照射到对光灵敏的物质上时，光子的能量被物质中的某个电子全部吸收。电子吸收光子的能量后，动能增加。如果电子的动能增大到足以克服原子核对它的引力，就能在十亿分之一秒时间内逸出金属表面，成为光电子，形成电流。在单位时间内，入射光子的数量越大，逸出的光电子就越多，电流也就越强。但是，客观事实是：增加入射光子的数量并不能增加逸出的光电子数量，只有特定波长和频率的光才能产生更多的电子。也就是说，粒子说的逻辑无法解释光电效应。
麻烦的是，按照19世纪的经典电磁理论，光是一种连续辐射的电磁波，在计算光电效应时会出现时间延迟，而实验显示电子的激发几乎是瞬时（十亿分之一秒）的。因此，波动说的逻辑也无法解释光电效应。
有没有“第三条道路”？
爱因斯坦的解决办法
爱因斯坦提醒物理学者们，不要仅仅看到光的粒子性，也要注意光的波长和频率。因为解释康普顿实验和光电效应的重点是波长和频率，而不是动量。光粒子与电粒子的碰撞无法解释解释康普顿实验和光电效应。
爱因斯坦提出了“新”的解释，射向金属表面的光，本质上就是具有能量ε=hν的光量子流（频率与粒子流，注意这个矛盾）。如果照射光的频率过低，即光子流中每个光子能量较小，当照射到金属表面时，电子吸收了这些光子（没有吸收的原理），它所增加的ε=hν的能量仍然小于电子脱离金属表面所需要的逸出功，电子就不能脱离金属表面，因而不能产生光电效应。如果照射光的频率高到能使电子吸收后其能量足以克服逸出功而脱离金属表面，就会产生光电效应。此时逸出电子的动能、光子能量和逸出功之间的关系可以表示成：光子能量—移出一个电子所需的能量（逸出功）=被发射的电子的最大初动能。爱因斯坦的光电效应方程：Εk（max）=hv-W0。根单个入射光子能量ε=hν（=hc/λ）必须大于光电池中电子脱离电池材料表面所需要的逸出功W0。Ε的下降导致v的下降，频率变小，波长变大。其中，h是普朗克常数；v是入射光子的频率（请注意）。按照爱因斯坦的思想，提高频率就是提高了单个光量子的能量，提高能量后的光量子（如紫外光），它的单个光量子要比频率低的光量子含有更高的能量，就可以打出更高能量的电子。提高光照强度，只是增加了光量子的数量，只能打击出更多数量的电子。而对于低频率的光，它的每个光量子都不足于激发出电子，再多数量的光量子也打不出更多的电子。
事实上，爱因斯坦的“新”解释并不是什么“第三条道路”，并不是粒子说的解释，本质上仍然是波动说的解释，不是光子与电子的碰撞，而是基于波动力学的波长和频率，但是缺乏具体作用原理，只是将电磁波由连续的辐射改为了非连续的辐射，从而避开了时间延迟这个“陷阱”，并且因为“成功”解释了光电效应而获得若贝尔奖。问题是，第一个把光——电磁波的一段看成是惯性粒子——光子的人恰恰是爱因斯坦。如果光是惯性粒子，那么，光子和电子必须遵守动量守恒和角动量守恒定律，光电效应必然是因为光子与电子的碰撞。也就是说，爱因斯坦应该使用粒子说的解释而不应该使用他反对的波动说解释。爱因斯坦因为改良了对手的解释而获奖，是不是很魔幻？
这里说的光电效应只是“外光电效应”，还有“内光电效应”。按照目前的标准解释，内光电效应是指光量子引发物质电化学性质变化（例如电阻率改变），但是，又没有使电子溢出的现象。在光线作用下，半导体材料吸收了入射光子能量， 如果光子的能量大于或等于半导体材料的禁带宽度， 就激发出电子—空穴对，使载流子浓度增加，半导体的导电性增加，阻值减低的现象。这是粒子说的解释。
外光电效应”和“内光电效应的原理有区别吗？
简单地说，有电子溢出，是外光电效应，没有电子溢出，是内光电效应。重点是，光电效应和内光电效应原理一样——入射光使电子产生轨道跃迁，只是没有使电子溢出原子而已。
在康普顿效应中，光把一部分能量给了电子，电子的能量增加，轨道“上升”。这也是一种内光电效应，只是之前人类的关注点只放在散射光的能量减少，而没有关注在接受入射光后电子能量增加会导致电子轨道发生了改变。也就是说，康普顿效应、光电效应和电子轨道跃迁的原理是相同的，即入射光可以改变电子的轨道。
电子轨道跃迁
重点来了，电子轨道跃迁是什么原理？按照粒子说，轨道上运行的电子具有一定的角动量，L=mvr，其中m为电子质量，v为电子的速度，r为电子线性轨道的半径。问题是，电子质量可以通过普朗克辐射公式E=hν求出，在同一个原子中，不同轨道高度的电子的速度都是相同的，不同的仅是电子的波长和振动频率。也就是说，不同轨道高度的电子的能量是不同的，但是电子的速度却是相同的，即电子速度不变，这意味着电子的能量与速度无关，证明在微观世界能量即动量这个逻辑是完全错误的。
我们知道，电子的轨道是分立且确定的，电子的轨道是电子波长的整数倍。按照粒子说，电子轨道跃迁是光子与电子的碰撞的结果，但是，两个粒子的碰撞不可能使电子具有精确的轨道。还有，为什么电子具有波长和频率？粒子如何振动？这些是粒子说无法自洽解释的问题。
波动说可以自洽解释这些问题吗？
事实上，不仅波动说可以自洽解释，弦动说也可以自洽解释。
波动说的解释
客观事实是，光和电子都具有波长和振动频率。我们知道，德布罗意和薛定谔的电子模型的电子是绕核振动的环状驻波，不存在无法自洽的动量问题。按照经典电动力学，同频率、同相位的电磁波会产生干涉叠加（瞬时反应）。如果入射光和电子都是（有振动介质的）物质波，能够产生光电效应的特殊频率的入射光其实与被入射物质的电子波的波长和频率相同，其中一些电磁波与电子波的相位相同时会产生同频率干涉叠加，产生干涉后，电子波的波长和频率增加，电子波的轨道上升一级，这就是电子轨道跃迁的原理，也是内光电效应的原理。
当入射电磁波的波长和频率与最高层级的电子波的波长和频率相同并产生干涉叠加后，这个层级的电子再产生轨道跃迁时，其轨道“直径”已经超出了原子最大允许轨道高度（“直径”），此时，电子波就脱离了这个原子系统。请注意，这与粒子说的电子“挣脱”原子的引力的光电效应模型完全不同。对于康普顿效应、光电效应和量子轨道跃迁，是粒子说的解释自洽呢？还是波动说的解释更能自洽？
弦动说的解释
弦理论认为，量子既不是粒子，也不是波，而是不同振动模式的弦。两根弦和同频率的波一样可以合并——干涉叠加。[ B·格林：《宇宙的琴弦》，湖南科学技术出版社，2007年4月第3版，第159页]两根弦发生碰撞，在“闪光”中相互湮灭。那闪光的光子本身也是一根特殊振动的弦。于是，两根弦走过来融合在一起，生成第三根弦。
因为弦理论本来就是与经典物理学“划清界限”的结果，志在统一量子力学和相对论成为终极理论，当然会拒绝使用波长和频率的概念，当然不会使用同频率干涉叠加的原理，而是使用量子力学两个粒子碰撞的概念。不过，两根弦可以合成第三根弦，也可以解释电子轨道跃迁和光电效应，只是作用原理稍微有些牵强。事实上，弦是换了“马甲”的电磁波，都是以太被错误否定的逻辑扭曲。
量子力学、弦理论和稍加改进的经典电动力学哪一套理论更能自洽呢？
测不准原理和不确定性原理的本质
回到最初的问题，为什么不能同时测量电子的位置和动量呢？
综上所述，康普顿效应、光电效应和电子轨道跃迁的原理都是入射的电磁波与电子环状驻波产生同频率干涉叠加改变了电子波的轨道。用电磁波进行测量必然因为同频率干涉叠加而改变电子的波长和频率，也会改变电子的轨道，测量前和测量后的电子波长和轨道（位置）都不同，当然可以说测不准电子的动量和位置。电子波的振幅有个范围，因为无法确定电子波的波峰和波谷的位置，在振幅范围内都可能测量到电子波，因此，当然可以说电子没有具体的位置只有可能测量的概率。这就是不能同时测量电子的位置和动量的原因。
但是，“测不准原理”发展到所谓的“不确定性原理”就完全进入到了魔幻世界——观测会改变世界发展到世界的存在依赖于观测。
不确定性原理怎么来的呢？答案是因为简单的双缝干涉实验。
众所周知，1801年，托马斯·杨设计了双缝干涉实验。该实验证明，光是经典的波，波动说因此获得了第二次波粒之争的胜利，经典电动力学由此建立，到目前为止，人类的电子科技仍然建立在经典电动力学的基础上。
双缝干涉实验证明光是波，对粒子说来说，双缝干涉实验就是一座“鬼门关”，但是，粒子说不会就此“束手就擒”承认失败。因为，无法自洽解释这个简单的实验，粒子说的理论就失去了存在的价值。因此，粒子说必须解释一个粒子如何同时通过实验中的两条狭缝并解释干涉条纹。
哥本哈根诠释
按照哥本哈根诠释，当不去观测量子（注意！量子力学一直回避光的双缝干涉实验）到底通过了那条狭缝时，它就会同时通过了两条狭缝并产生干涉条纹，此时，量子表现为波动性；当去测量量子具体通过哪条狭缝时，粒子就选择一条狭缝穿过而不会产生干涉条纹，此时，量子表现为粒子。重点来了，在测量前，量子处于粒子和波之间的中间态——叠加态，这就是不确定性原理的来历。测量是哥本哈根诠释的核心，测量行为“创造”了整个世界。问题来了，按照这种逻辑，那么如果不观测，月亮就处于存在与不存在之间的叠加态，只有有智慧的生物观察时，才能使所谓的量子波函数坍塌，月亮才是真正的存在。这就是人择原理。
“薛定谔的猫” 悖论是薛定谔嘲讽哥本哈根诠释的不确定性原理而提出，这个逻辑悖论尖锐指出了哥本哈根诠释的逻辑漏洞。人择原理必然推导出神择原理，因为宇宙需要一个无处不在的有智能的观测者以让宇宙的每个角落同时保持存在。但是，“薛定谔的猫”悖论现在却被粒子学家们扭曲成量子力学的神奇之处。
在20世纪80年代以前，哥本哈根诠释是量子力学的正统解释，代表了量子力学。但是，它的逻辑存在无法掩饰的漏洞，因此，不同的假说被陆续提出。具有代表性的有：
路径求和解释。为了摆脱观测者，费曼的解释是粒子从A地运动到B地，它并不具有经典理论中所描述的那样有一个确定的轨道，而是一种所有可能运动路径轨迹的叠加。
延迟实验解释。人择原理的增强版。所谓的“延迟”指的是粒子通过双缝后再来选择粒子究竟是通过了一条缝或是同时通过了两条缝，即用结果决定原因。
多世界解释。这就是大名鼎鼎的平行宇宙理论。为了摆脱观测者，埃弗雷特的解决办法是，粒子穿过双缝的一瞬间，宇宙就在瞬间分裂为两个一模一样的宇宙，在一个宇宙一个粒子从左边缝隙穿过，另一个宇宙里一个粒子从右边缝隙穿过来绕过双缝难题。请注意，从双缝分裂后的平行宇宙永远分离并且不再相关联，另一个粒子如何回到同一个宇宙并产生干涉条纹呢？
多维度解释。让两个粒子分别穿越不同的空间维度来替代平行宇宙理论分裂后无法再合并的两个宇宙。即让一个粒子变成“鬼”粒子穿过抽象的n维空间来绕过双缝难题。
多历史解释。一个粒子穿过一条狭缝，形成一个历史，另一个粒子的穿越一条狭缝形成另一个历史，但是，只有一个历史被保留下来，所有其他历史都被中和掉。
书房记发布时间：02-1318:08优质创作者量子力学的奇异性溯源
作者：李春生（书房记特约作者）
一个小寓言
深山里有一个家庭最值钱的财产是家里养的一只动物。这只动物是什么呢？家庭成员们却有不同看法。公公说：这是一只神奇的鹿。 婆婆说：这是一匹矫健的马。 儿子说：只是一头驴。
儿媳妇说：啥呀！一头猪而已
两个相互矛盾的陈述不能同时为真，真理只有一个，真相只有一个；语用一致性，即结论不能与真实世界矛盾。这就是逻辑一致性。每一个理论都是一个完整的逻辑体系，一个理论是否正确，最基本的要求是理论没有逻辑矛盾和漏洞，所有的理论的逻辑链条都必须完整自洽，都必须满足逻辑一致性要求。
物理理论为解释客观世界而存在，而不是为证明一个理论正确而创造一个宇宙来满足这个理论的要求。我们身处在同一个宇宙，却存在经典物理学、量子力学、相对论和弦理论四种互不相容的理论解释体系，我们只需要一套可以自洽解析宇宙运作原理的理论——终极理论。但是，到目前为止，没有任何理论可以达到终极理论的标准，这意味着现有理论都不完备。既然现有理论都不完全正确，因此不存在不可质疑的理论。如果证明某一理论错误，意味着我们距离真相更进了一步，而不是相反。
终极理论不会是一个全新的理论，它就藏在现有的理论之中，当我们以客观逻辑为工具，就能在错综复杂的观点中找出宇宙真实的脉络。对有些问题，我们并不缺乏揭示真相的能力，更多的时候我们缺乏的是面对事实的勇气。
智慧从怀疑开始。
艰难的探索
光是什么？是粒子还是波？这个问题争论了几百年。
量子（光、电和亚原子）是什么？是粒子还是波？
随着对光、电和亚原子特性的了解，波动说和粒子说各自形成了自己的理论体系，经典电动力学和量子力学先后建立。这是两个并行的，观点完全对立的理论解释体系。尴尬的是，这两套理论都无法自洽，都无法自洽地描述微观世界的运作原理。波动说无法解释转瞬即逝的波如何构成稳定存在的物质；粒子说无法解释简单的双缝干涉实验，也无法解释物质与生俱来的振动频率问题。于是，波动说的德布罗意和粒子说的波尔分别提出量子同时具有波动性和粒子性，即波粒二象性。虽然波粒二象性也不能告诉我们量子到底是什么，但是，至少暂停了争吵，这是一种无可奈何的妥协。问题是，问题并没有得到解决。
波动说和粒子说谁是赢家呢？
我们身处的世界是客观的存在，由实实在在的物质构成，人们很难相信物质由转瞬即逝的波构成，大多数人认为量子力学的粒子说解释更接近事实。因此，粒子说处于主导地位，掌握了话语权，20世纪以来微观领域所有的发现都采用粒子说的解释，人们以为这些新发现都是量子力学带来的进步，人们根本不相信最先进的超级计算机和最先进的5G、6G通讯仍然基于经典电动力学而不是量子力学，人们更不敢相信量子力学根本没有任何可以实用的科技应用。
把宇宙万物都看成是实实在在的粒子，虽然可以解决物质的实在性，但是却无法自洽地解释宇宙的基本作用力的作用原理，粒子标准模型中本应无处不在的传播子——各种玻色子在客观世界里根本就不存在。
这是一个荒谬的世界，人类各项科技应用都依赖于经典物理学，但是，却认为经典物理学是一个落后的理论（有一段时间还认为经典物理学是错误的理论），人们认为先进正确的理论根本没有任何实践应用。本应引领科技发展的理论物理学远远落后于实验物理学和应用物理学。人类可以通过发现的物质特性推动科技的发展，但是，却无法自洽解释物质为什么具有这样的特性。例如人类可以制造先进的电子计算机，但是，却连电子（还有光）是什么都不知道。所有理论都达不到终极理论的标准，所以，才出现波粒二象性这样无可奈何的妥协，人类科技发展完全是在摸着石头过河，哪有什么赢家。
但是，虽然量子具有波粒二象性是一个共识，但是，对同一事物，波动说和粒子说的理论仍然使用各自的解释，存在两套并行的解释，只是目前主流的观点采用的是粒子说的解释，在粒子说无法解释时就采用波动说的解释，理由理直气壮，理论的自相矛盾已经不再让人感到羞耻（这是物理学的耻辱）。
波粒二象性就是最后的答案吗？这就是物理学的终结吗？物理学是为了格物致知，是为了解析宇宙的运作原理，我们不能永远把不知道当成最终答案吧。现有的4套互不相容的理论都完全正确吗？4套互不相容的理论都完全错误吗？有没有一个可以自洽解释宇宙运作原理的终极理论呢？
不识庐山真面目，只缘身在庐山中。终极理论不会是一个全新的理论，而应该是一个统一了现有理论的综合理论，真理就藏在现有的理论之中，当我们放下证实性偏见，不预设立场，保持开放的心态，从客观的角度审视物理学的发展历程，才能在各理论错综复杂的观点中找出宇宙真实的脉络。
我们先从最基本的问题——物质的构成——原子开始吧。
粒子说的原子模型
在玻尔的原子模型中，电子像轨道上的行星一样绕核旋转；海森堡认为电子没有明确的轨迹和位置；玻恩则认为电子没有具体的位置，位置是一种概率。最终，哥本哈根学派的电子像一团云雾笼罩在原子核周围。重点是，粒子说的电子是一种惯性粒子，具有角动量。
波动说的原子模型
波动说的电子不是惯性粒子，没有角动量，而是一种环绕原子核振动的环状驻波，不存在动量引起的无穷大难题。德布罗意认为［E·薛定谔（Erwin Schrdinger），《薛定谔讲演录》，北京大学出版社，2007年，第145页］：如果我们接受了光的本性的第三个理论——光量子假说，认为经典理论中其本质是波的光或辐射具有粒子结构，则这种波粒二象性是否也相应地适用于物质粒子，是否能由哈密顿光学——力学相似得出某种与波动光学相应的波动力学，即从物质粒子的波动结构来解释量子理论在物质结构方面的困扰呢？……物质粒子特别是电子的运动也必然为一频率由E=hv决定的周期现象所伴随，并且只有通过研究这种周期现象的传导才能了解粒子连续位置的信息，这种周期现象他称之为“相波”。
德布罗意设想的氢原子示意图［录自彼得·柯文尼，罗杰·海菲尔德：《时间之箭》，湖南科学技术出版社，2008年，130页] ：电子是驻波（波状实线），实环线表示电子的轨道，虚波线表示非驻波将由于干涉而消失。
薛定谔在德布罗意的基础上将物质波的概念和波动方程相结合建立了二阶偏微分方程，可以描述微观“粒子”的运动，频率和能量的关系。薛定谔把德布罗意的“相波”和伴随粒子合二为一，用不同振动频率波的“波包”来代替“相波”和伴随粒子。用不同波长的“波包”来表征粒子，来解决波与粒子的转换难题。
薛定谔认为［E·薛定谔（Erwin Schrdinger），《薛定谔讲演录》，北京大学出版社，2007年，第146~148页］：德布罗意的“相波理论”使玻尔的定态假设得到了解释：只有轨道周长为相波长整数倍的轨道才是稳定的；它突破了经典的物质概念，提出物质粒子也具有波动性质，并预言电子束穿过小孔时，会像光一样具有衍射现象，其波长为λ=h/p即著名的德布罗意关系式。……因为传统的物质概念根深蒂固，海森堡等人后来构造的矩阵力学却是从坚持粒子图像和可观察量出发，他们很难放弃自己的基本立场，去接受一个初出茅庐的物理学家设想的如此奇异的相波，只是把它看作纯粹的凭空杜撰的数学上的虚构……舍弃粒子模型，不是把气体当作单个粒子的集合，而是应用1910年德拜推导普朗克辐射定律的方法，用经典统计把气体作为具有特征频率的振动模式的叠加，并首次运用德布罗意的相波理论计算每个模式的振动频率，得出与爱因斯坦粒子气体模型相符的结果。
［E·薛定谔（Erwin Schrdinger），《薛定谔讲演录》，北京大学出版社，2007年，第148页］薛定谔不再把“相波”作为伴随粒子运行出现的一种周期现象、一种假想的波，而认为这种波是物理上真实的、实在的波——物质波，把粒子还原为相波的波包——“物质波理论”；不再把这种物质波作为原子结构中绕核运行、形成稳态轨道的运行处理，而看作是为边界条件特征化的驻波，从而克服了高曲率折射困难——“驻波图像”；而最为关键的是，由于上述两点进展，薛定谔很自然地立即着手去寻找支配这种实在的波、特别是电子驻波的波动方程，从而踏进了波动力学理论框架的门槛。
薛定谔的氢原子示意图。波状实线表示电子驻波，环状实线表示电子的平均轨道（请注意！）。电子轨道这道实线只是一种示意，电子实际的轨道是由电子波的平均振幅决定，这个振幅就是电子的定域性尺度。电子波是一个波动轨迹，因此波峰和波谷的位置变化，在这个振幅尺度内并非百分百能检测到电子，所以才有概率的问题。
粒子说的图像无法解析电子为什么具有整倍数的轨道，也无法解释电子的波长和振动频率，无法自洽地解释轨道之间具有整数倍的频率能级差现象。薛定谔的“驻波图像”是一个环绕着原子核振动的闭合的波环（驻波），“环状驻波”的不同波长意味着它不同的“波环半径”，即电子的“轨道半径”。也就是说，这种“环状波”的不同波长就意味着不同“高度”的轨道。这是一个稳定轨道的“驻波图像”。这点非常重要，这完全不同于粒子说的电子云概念。
需要注意的是，无论是行星轨道模型还是电子云模型，如果电子是惯性粒子绕核旋转，有质量的电子因为动量，质量将大于已知电子质量，需要所谓的“重整化”的方法来“消除”，需要所谓的“重整化”来“修正”结果，其实证明了核内电子并非是惯性粒子。但是，波动说虽然可以自洽解释核内电子，但是，无法解释自由电子的特性，即电子波的二次量子化难题。两相比较，波动说和粒子说哪一种更接近真相呢？
需要注意的是，德布罗意和薛定谔的电子是环状驻波，是典型的波动说解释，和量子力学的惯性粒子完全不同。德布罗意和薛定谔是经典电动力学的继承者和改良者。将俩位一生都坚决反对量子力学的经典物理学家归为粒子说的量子力学的奠基人，是一种欲盖弥彰、混淆视听的手法。
不确定性原理
我们知道，电子是量子，但是为什么每秒百亿、千亿次的超级电子计算机仍然不是量子计算机呢？为什么目前最先进的5G、6G通讯仍然不是所谓的量子通讯呢？为什么人类所有的实践应用仍然是经典物理学的累累硕果呢？
经典物理学与量子力学的分野在哪里呢？
答案是，经典物理学是确定性的理论，1是1,2是2。而量子力学建立在“不确定性原理”的基础上，在不测量时，量子处于存在与不存在之间的叠加态，在1和2之间还有一个既不是1又不是2的叠加态。经过测量后，才有可能是1或2。按照不确定性原理，宇宙的存在依赖于测量。
人们普遍把不确定性原理和测不准原理等价，事实上，前者由后者发展而来。根据量子力学，不可能精确确定一个粒子（例如电子）的位置和动量。一是因为测量行为将会不可避免地扰乱那个事物，从而改变它的状态；二是量子世界本来就不存在具体的位置，其位置基于概率，所以无法确定一个粒子状态和位置。电子像云雾一样围绕原子核旋转，无法精确测量电子的精确位置和动量，这就是测不准原理。
为什么不能同时测量电子的位置和动量？
我们知道，人类观测世界依赖光——物质自发光和反射光（从被观测的物体发射回来的光）。按照测不准原理，不可能将粒子的位置精确到比光的两个波峰之间距离更小的尺度。为了精确测定粒子的位置，必须用更短波长的光（注意不是更大的速度，惯性粒子的动量取决于速度）。问题是，光的能量大小取决于波长，更短波长的光具有更大的能量。用光照射到一个粒子上来测量这个粒子的位置和速度，一部分光波（注意名称的变化）被这个粒子散射开来，由此确定其位置和动量。
问题来了，按照量子力学，光是惯性粒子——光量子，电子也是惯性粒子，用光子测量电子的位置和动量，是两个粒子的碰撞，光子撞击电子，从反射回来的光子来判断电子的位置和动量。但是，光子的动量会改变了电子的动量和位置，因此，电子的动量就不再是之前的动量（与已知电子的质量不符），位置也不再是原来的位置，即位置也不再准确。光子的动量改变了电子的位置，测量动量后的电子也不再是原本的位置。因此，永远无法精确测量核内电子的位置和动量，让核内电子永远蒙上一层神秘的面纱，这是量子力学奇异性的开端。
我们知道，物理理论为自洽解释宇宙的宇宙原理而存在。如果无法解释核内电子的运作原理，那么，这意味着这个理论并不完备。我们永远无法了解电子的秘密吗？让人欣慰的是，量子力学只是粒子说的解释，我们还有波动说的经典物理学的解释和弦动说的弦理论的解释。
波动说可以同时测量电子的位置和动量吗？
别着急，正如先有鸡还是先有蛋这个悖论，回答先有鸡或是先有蛋都是错误的，我们需要思考鸡一开始就是鸡？蛋一开始就是蛋吗？当我们从生物演化的角度来看问题就不会陷入悖谬之中。感谢达尔文和生物学学者们不懈的努力和探索，现在我们知道地球生物的起源，从蛋白质到脱氧核糖核酸，从“太岁”这些原始生物到植物和动物的分野；从自体分裂繁殖到受精繁殖，从卵生到胎生。从单细胞到多细胞，从简单的神经连接到智力的出现，生物不断地在变异和突变中进化。卵生的鸡是从简单的单细胞生物进化而来，胎生的哺乳动物也是从单细胞生物进化过来，由此我们明白，先有生命才有繁殖方式，从低级生物到高级哺乳动物是一个树形演化过程。当我们从生命的最初形态开始并追溯演化的全过程，我们才能从先有鸡还是先有蛋的怪圈中跳出来。这个悖论给我们的启发是，人类面临的许多问题都不能用简单的白与黑、对与错来回答，得出结论前首先要了解事物的全貌，了解它目前的现状要从了解它的历史发展演化开始，唯此才能掌握事物真实的发展脉络和本质。
逆向思维能力让我们可以跳出他人划定的圈子思考问题。位置和动量是粒子说的概念，在经典电动力学里，核内电子不存在位置和动量的概念，取而代之的是波长、频率和振幅。德布罗意和薛定谔的电子模型有一个共同点——电子不是惯性粒子，而是环绕原子核振动的环状驻波。通过波长和频率可以精确计算电子的质量，根据波长和振幅可以确定电子的平均轨道。在电子环状驻波的振幅区域内，可以发现电子的轨道，就是粒子说所谓的概率的真相。
怎样解释光子会改变电子的动量问题？
别着急，我们知道，核内电子的轨道是电子波长和频率的整数倍。粒子说无法解释入射光为什么可以改变电子的轨道，为什么电子总是具有特定的轨道？为什么不同轨道的电子都是波长和频率的整数倍？为什么光可以使电子产生轨道跃迁呢？为什么不同波长的电磁波——光可以使电子跃迁到不同的轨道呢？
很遗憾，粒子说无法自洽地解释这些问题。有人会说，量子本来就具有波粒二象性，这没什么好奇怪的。
是吗？波粒二象性这个无可奈何的妥协带来的“和平”只维持了半个世纪，当弦理论提出量子既不是粒子也不是波，而是不同振动模式的弦时，波粒二象性就“破产”了。现在，量子具有波粒弦三象性。也就是说，对同一种现象，存在三种并行的解释，哪一种解释正确呢？量子力学声称量子具有波粒二象性，事实上只有粒子说一种解释。就象声称自己拥有一把双刃剑，其实不过是一把直刃的环首刀而已。
我们还是了解一下经典物理学和弦理论的解释吧。
我们知道，只有特殊波长的光会产生光电效应，不同的波长会与不同的金属产生光电效应。为什么呢？光电效应产生的原理是什么？电子产生电子跃迁的原理是什么？这些看似雷同的问题还需要从康普顿效应谈起。
怎么扯到康普顿效应呢？
事实上，康普顿的解释基于光速可变，粒子说的动量取决于速度的变化。康普顿认为光子和电子、质子这样的实物粒子一样，不仅具有能量，也具有动量，碰撞过程中能量守恒，动量也守恒。请注意，康普顿又认为散射光的路径弯折引起动量发生变化，这是自相矛盾。把反射波能量的变化（波长和频率的变化）归因于粒子的动量，这是典型的粒子说解释。
我们知道，逻辑一致地解释宇宙所有问题的理论才有可能成为终极理论。如果粒子说解释康普顿效应是正确的，那么，按照这种逻辑也应该可以解释其他现象。例如光电效应和电子轨道跃迁。
光电效应
按照粒子说的解释，光是由一份一份不连续的光子组成，当光子照射到对光灵敏的物质上时，光子的能量被物质中的某个电子全部吸收。电子吸收光子的能量后，动能增加。如果电子的动能增大到足以克服原子核对它的引力，就能在十亿分之一秒时间内逸出金属表面，成为光电子，形成电流。在单位时间内，入射光子的数量越大，逸出的光电子就越多，电流也就越强。但是，客观事实是：增加入射光子的数量并不能增加逸出的光电子数量，只有特定波长和频率的光才能产生更多的电子。也就是说，粒子说的逻辑无法解释光电效应。
麻烦的是，按照19世纪的经典电磁理论，光是一种连续辐射的电磁波，在计算光电效应时会出现时间延迟，而实验显示电子的激发几乎是瞬时（十亿分之一秒）的。因此，波动说的逻辑也无法解释光电效应。
有没有“第三条道路”？
爱因斯坦的解决办法
爱因斯坦提醒物理学者们，不要仅仅看到光的粒子性，也要注意光的波长和频率。因为解释康普顿实验和光电效应的重点是波长和频率，而不是动量。光粒子与电粒子的碰撞无法解释解释康普顿实验和光电效应。
爱因斯坦提出了“新”的解释，射向金属表面的光，本质上就是具有能量ε=hν的光量子流（频率与粒子流，注意这个矛盾）。如果照射光的频率过低，即光子流中每个光子能量较小，当照射到金属表面时，电子吸收了这些光子（没有吸收的原理），它所增加的ε=hν的能量仍然小于电子脱离金属表面所需要的逸出功，电子就不能脱离金属表面，因而不能产生光电效应。如果照射光的频率高到能使电子吸收后其能量足以克服逸出功而脱离金属表面，就会产生光电效应。此时逸出电子的动能、光子能量和逸出功之间的关系可以表示成：光子能量—移出一个电子所需的能量（逸出功）=被发射的电子的最大初动能。爱因斯坦的光电效应方程：Εk（max）=hv-W0。根单个入射光子能量ε=hν（=hc/λ）必须大于光电池中电子脱离电池材料表面所需要的逸出功W0。Ε的下降导致v的下降，频率变小，波长变大。其中，h是普朗克常数；v是入射光子的频率（请注意）。按照爱因斯坦的思想，提高频率就是提高了单个光量子的能量，提高能量后的光量子（如紫外光），它的单个光量子要比频率低的光量子含有更高的能量，就可以打出更高能量的电子。提高光照强度，只是增加了光量子的数量，只能打击出更多数量的电子。而对于低频率的光，它的每个光量子都不足于激发出电子，再多数量的光量子也打不出更多的电子。
事实上，爱因斯坦的“新”解释并不是什么“第三条道路”，并不是粒子说的解释，本质上仍然是波动说的解释，不是光子与电子的碰撞，而是基于波动力学的波长和频率，但是缺乏具体作用原理，只是将电磁波由连续的辐射改为了非连续的辐射，从而避开了时间延迟这个“陷阱”，并且因为“成功”解释了光电效应而获得若贝尔奖。问题是，第一个把光——电磁波的一段看成是惯性粒子——光子的人恰恰是爱因斯坦。如果光是惯性粒子，那么，光子和电子必须遵守动量守恒和角动量守恒定律，光电效应必然是因为光子与电子的碰撞。也就是说，爱因斯坦应该使用粒子说的解释而不应该使用他反对的波动说解释。爱因斯坦因为改良了对手的解释而获奖，是不是很魔幻？
这里说的光电效应只是“外光电效应”，还有“内光电效应”。按照目前的标准解释，内光电效应是指光量子引发物质电化学性质变化（例如电阻率改变），但是，又没有使电子溢出的现象。在光线作用下，半导体材料吸收了入射光子能量， 如果光子的能量大于或等于半导体材料的禁带宽度， 就激发出电子—空穴对，使载流子浓度增加，半导体的导电性增加，阻值减低的现象。这是粒子说的解释。
外光电效应”和“内光电效应的原理有区别吗？
简单地说，有电子溢出，是外光电效应，没有电子溢出，是内光电效应。重点是，光电效应和内光电效应原理一样——入射光使电子产生轨道跃迁，只是没有使电子溢出原子而已。
在康普顿效应中，光把一部分能量给了电子，电子的能量增加，轨道“上升”。这也是一种内光电效应，只是之前人类的关注点只放在散射光的能量减少，而没有关注在接受入射光后电子能量增加会导致电子轨道发生了改变。也就是说，康普顿效应、光电效应和电子轨道跃迁的原理是相同的，即入射光可以改变电子的轨道。
电子轨道跃迁
重点来了，电子轨道跃迁是什么原理？按照粒子说，轨道上运行的电子具有一定的角动量，L=mvr，其中m为电子质量，v为电子的速度，r为电子线性轨道的半径。问题是，电子质量可以通过普朗克辐射公式E=hν求出，在同一个原子中，不同轨道高度的电子的速度都是相同的，不同的仅是电子的波长和振动频率。也就是说，不同轨道高度的电子的能量是不同的，但是电子的速度却是相同的，即电子速度不变，这意味着电子的能量与速度无关，证明在微观世界能量即动量这个逻辑是完全错误的。
我们知道，电子的轨道是分立且确定的，电子的轨道是电子波长的整数倍。按照粒子说，电子轨道跃迁是光子与电子的碰撞的结果，但是，两个粒子的碰撞不可能使电子具有精确的轨道。还有，为什么电子具有波长和频率？粒子如何振动？这些是粒子说无法自洽解释的问题。
波动说可以自洽解释这些问题吗？
事实上，不仅波动说可以自洽解释，弦动说也可以自洽解释。
波动说的解释
客观事实是，光和电子都具有波长和振动频率。我们知道，德布罗意和薛定谔的电子模型的电子是绕核振动的环状驻波，不存在无法自洽的动量问题。按照经典电动力学，同频率、同相位的电磁波会产生干涉叠加（瞬时反应）。如果入射光和电子都是（有振动介质的）物质波，能够产生光电效应的特殊频率的入射光其实与被入射物质的电子波的波长和频率相同，其中一些电磁波与电子波的相位相同时会产生同频率干涉叠加，产生干涉后，电子波的波长和频率增加，电子波的轨道上升一级，这就是电子轨道跃迁的原理，也是内光电效应的原理。
当入射电磁波的波长和频率与最高层级的电子波的波长和频率相同并产生干涉叠加后，这个层级的电子再产生轨道跃迁时，其轨道“直径”已经超出了原子最大允许轨道高度（“直径”），此时，电子波就脱离了这个原子系统。请注意，这与粒子说的电子“挣脱”原子的引力的光电效应模型完全不同。对于康普顿效应、光电效应和量子轨道跃迁，是粒子说的解释自洽呢？还是波动说的解释更能自洽？
弦动说的解释
弦理论认为，量子既不是粒子，也不是波，而是不同振动模式的弦。两根弦和同频率的波一样可以合并——干涉叠加。[ B·格林：《宇宙的琴弦》，湖南科学技术出版社，2007年4月第3版，第159页]两根弦发生碰撞，在“闪光”中相互湮灭。那闪光的光子本身也是一根特殊振动的弦。于是，两根弦走过来融合在一起，生成第三根弦。
因为弦理论本来就是与经典物理学“划清界限”的结果，志在统一量子力学和相对论成为终极理论，当然会拒绝使用波长和频率的概念，当然不会使用同频率干涉叠加的原理，而是使用量子力学两个粒子碰撞的概念。不过，两根弦可以合成第三根弦，也可以解释电子轨道跃迁和光电效应，只是作用原理稍微有些牵强。事实上，弦是换了“马甲”的电磁波，都是以太被错误否定的逻辑扭曲。
量子力学、弦理论和稍加改进的经典电动力学哪一套理论更能自洽呢？
测不准原理和不确定性原理的本质
回到最初的问题，为什么不能同时测量电子的位置和动量呢？
综上所述，康普顿效应、光电效应和电子轨道跃迁的原理都是入射的电磁波与电子环状驻波产生同频率干涉叠加改变了电子波的轨道。用电磁波进行测量必然因为同频率干涉叠加而改变电子的波长和频率，也会改变电子的轨道，测量前和测量后的电子波长和轨道（位置）都不同，当然可以说测不准电子的动量和位置。电子波的振幅有个范围，因为无法确定电子波的波峰和波谷的位置，在振幅范围内都可能测量到电子波，因此，当然可以说电子没有具体的位置只有可能测量的概率。这就是不能同时测量电子的位置和动量的原因。
但是，“测不准原理”发展到所谓的“不确定性原理”就完全进入到了魔幻世界——观测会改变世界发展到世界的存在依赖于观测。
不确定性原理怎么来的呢？答案是因为简单的双缝干涉实验。
众所周知，1801年，托马斯·杨设计了双缝干涉实验。该实验证明，光是经典的波，波动说因此获得了第二次波粒之争的胜利，经典电动力学由此建立，到目前为止，人类的电子科技仍然建立在经典电动力学的基础上。
双缝干涉实验证明光是波，对粒子说来说，双缝干涉实验就是一座“鬼门关”，但是，粒子说不会就此“束手就擒”承认失败。因为，无法自洽解释这个简单的实验，粒子说的理论就失去了存在的价值。因此，粒子说必须解释一个粒子如何同时通过实验中的两条狭缝并解释干涉条纹。
哥本哈根诠释
按照哥本哈根诠释，当不去观测量子（注意！量子力学一直回避光的双缝干涉实验）到底通过了那条狭缝时，它就会同时通过了两条狭缝并产生干涉条纹，此时，量子表现为波动性；当去测量量子具体通过哪条狭缝时，粒子就选择一条狭缝穿过而不会产生干涉条纹，此时，量子表现为粒子。重点来了，在测量前，量子处于粒子和波之间的中间态——叠加态，这就是不确定性原理的来历。测量是哥本哈根诠释的核心，测量行为“创造”了整个世界。问题来了，按照这种逻辑，那么如果不观测，月亮就处于存在与不存在之间的叠加态，只有有智慧的生物观察时，才能使所谓的量子波函数坍塌，月亮才是真正的存在。这就是人择原理。
“薛定谔的猫” 悖论是薛定谔嘲讽哥本哈根诠释的不确定性原理而提出，这个逻辑悖论尖锐指出了哥本哈根诠释的逻辑漏洞。人择原理必然推导出神择原理，因为宇宙需要一个无处不在的有智能的观测者以让宇宙的每个角落同时保持存在。但是，“薛定谔的猫”悖论现在却被粒子学家们扭曲成量子力学的神奇之处。
在20世纪80年代以前，哥本哈根诠释是量子力学的正统解释，代表了量子力学。但是，它的逻辑存在无法掩饰的漏洞，因此，不同的假说被陆续提出。具有代表性的有：
路径求和解释。为了摆脱观测者，费曼的解释是粒子从A地运动到B地，它并不具有经典理论中所描述的那样有一个确定的轨道，而是一种所有可能运动路径轨迹的叠加。
延迟实验解释。人择原理的增强版。所谓的“延迟”指的是粒子通过双缝后再来选择粒子究竟是通过了一条缝或是同时通过了两条缝，即用结果决定原因。
多世界解释。这就是大名鼎鼎的平行宇宙理论。为了摆脱观测者，埃弗雷特的解决办法是，粒子穿过双缝的一瞬间，宇宙就在瞬间分裂为两个一模一样的宇宙，在一个宇宙一个粒子从左边缝隙穿过，另一个宇宙里一个粒子从右边缝隙穿过来绕过双缝难题。请注意，从双缝分裂后的平行宇宙永远分离并且不再相关联，另一个粒子如何回到同一个宇宙并产生干涉条纹呢？
多维度解释。让两个粒子分别穿越不同的空间维度来替代平行宇宙理论分裂后无法再合并的两个宇宙。即让一个粒子变成“鬼”粒子穿过抽象的n维空间来绕过双缝难题。
多历史解释。一个粒子穿过一条狭缝，形成一个历史，另一个粒子的穿越一条狭缝形成另一个历史，但是，只有一个历史被保留下来，所有其他历史都被中和掉。
