物理学史(绪论新)-科普报告-科学并不神秘市公开课一等奖省赛课获奖课件

物理学史

——李艳平、申先甲主编主讲教师甘永超湖北大学物理学与电子技术学院物理系/?uid-1126E-Mail:yongchaogan@21

第1页第2页第3页人生三大课题认识自然认识社会认识自己第4页世界科学与哲学始祖——泰勒斯

/?uid-1126-action-viewspace-itemid-60751世界根源是什么？自然科学最深根！人本质是什么？社会科学最深根！第5页教学目标、学习要求、成绩评定掌握物理学史基本史料、史事；学会物理学史分析问题与处理问题方法；对自己学习、研究有所借鉴和帮助。抓好课堂教学45分钟，掌握基本教学内容；对老师讲过基本内容要求连贯地通读并拓展；按时完成作业、及时复习总结。考试、考查成绩占60%平时成绩占40%（包含考勤、作业、回答下列问题等）提倡主动思索、写出像样小论文（加分）第6页要求与任务●

课程名称

物理学史●

课程课时32●

课程学分2●

前期课程

经典物理学、当代物理学（被后移）●

课程教材

物理学史教程

李艳平

申先甲●

习题处理

布置作业（主要是思索题）答疑(601)●

部分参考书目物理学史简编申先甲等山东教育出版社物理学史教程申先甲等湖南教育出版社物理学史郭奕玲等清华大学出版社

物理学史刘筱莉，仲扣庄等南京师大出版社20世纪物理学史魏凤文，申先甲江西教育出版社

第7页绪论1、

物理学史研究对象和方法2、

物理学发展基本模式

3、

物理学史与物理教学第8页第一节

物理学史研究对象和方法一、物理学发展和物理学史研究对象物理学是历史发展产物，物理学每一项发觉都有其历史背景，物理学概念、规律都是在一定历史条件下产生，伴随历史发展而不停发展。物理学发展三个主要阶段：古代物理课时期（16世纪前）经典物理课时期当代物理课时期（20世纪后）第9页物理学发展三个发展阶段：物理学研究方法三个发展阶段：中国希腊阿拉伯自然哲学经典物理学当代物理学直觉、思辩试验、数学、归纳法类比、直觉、灵感、顿悟物理学史就是人类智力怎样在物理学探究中一步比一步深入地寻找着观念世界与现象世界之间关联第10页二、物理学史研究方法物理学史研究，又可分为综合史、断代史、国别史、学科史、思想史、试验史等不一样分支。

“内史”研究与“外史”研究

在研究中既可侧重于物理学认识本身发展进程，即其内在逻辑发展脉络，它研究内容、基本观念和研究方法发展和演化；也可侧重于各个历史时期经济形态、生产情况、政治制度、思想文化等历史条件与物理学发展关系。

第11页在详细研究过程中，我们又能够采取以下一些方法：

第二、要善于沿着历史本身线索前进，透彻了解物理学发展中各个主要事件以及它们之间联络，透彻了解各个物理学家科学贡献、创新思想、创造过程和研究方法，透彻了解各个时期人类掌握科学知识水平、物理学家们知识情况和物理学看法，透彻了解社会物质条件和思想意识形态对物理学发展影响。第三、对物理学发展史上重大历史事件进行“个案”详细分析，在物理学史研究中是非常主要。第四、应该注意和善于使用一切当代科学（包含当代社会科学）研究方法和当代技术伎俩。第一、为了厘清物理学发展历史线索，揭示物理学发展基本规律，首先必须占有和研究大量历史资料。返回第12页第二节

物理学发展基本模式物理学发展是一个继承与突破交互作用辩证过程，既包含有进化式量积累，又包含有飞跃式质变革。物理学发展历史表明，物理学发展与物理学知识量积累相关，每一个重大突破都是以积累和继承为前提，同时又包含着对旧观念和旧理论批判与扬弃。

一、奈格尔（Nager）进化性积累观模式二、波普（Popper）证伪主义模式三、库恩（Kuhn）范式变革模式四、拉卡托斯（Lakatos）科学研究纲领模式第13页一、进化性积累观模式逻辑经验主义者、美国科学哲学家欧内斯特•奈格尔（ErnestNager）在1960年出版《科学结构》中提出了“经过归并而成长”科学发展观。奈格尔指出有两种类型归并：一是某一得到高度确证理论合并到另一个更全方面、含有实质上相同概念理论中去，即“同质归化”；（伽利略落体定律被吸收到牛顿力学）二是某一得到高度确证理论经过演绎包容到一个缺乏表示该理论所用一些基本概念更为深刻理论中去。即“异质归化”。（宏观性质理论归化到包括物体微观结构理论）

线性直观科学发展模式新旧理论更替条件：“经验支持”、“增值力”第14页二、波普证伪主义模式波普认为猜测与反驳（证伪）是科学知识发展本质，提出了科学知识增加证伪主义模式。P1―――TT――EE―――P2……问题试探性、猜测性理论问题消除错误第15页科学认识发展第一个阶段：提出问题科学认识发展第二个阶段：科学家为了处理问题和寻求答案，试探性地提出一些猜测和假说。科学认识发展第三个阶段：猜测和假说是否有价值，要经过经验检验；波普认为检验不可能最终“证实”一个假说，但却能够“证伪”或否定一个假说。那些暂时没有被证伪，就是暂时有效理论；但任何一个理论，不论它经受了多么严格检验，也不能说“证实为真”了，它终究还是会被未来检验所证伪。所以，科学理论都是几率性真理，都必定包含着缪误，含有潜在可证伪性。波普由此指出，科学与非科学划界标准不是可证实性判据，而是经验证伪标准，可证伪陈说才是科学陈说。波普勾画出了这么一幅科学知识增加图景：从问题开始，经过不停地“试探――除错”、“猜测――反驳”，消除被证伪理论，发觉新问题，提出新理论，在“不停革命”中使认识愈来愈迫近于真理。第16页归纳主义认为科学发展模式是：科学定律科学理论解释和预见归纳检验证实演绎反应科学不停进步总趋势，但不能解释革命性新理论出现观察（经验事实）第17页三、库恩范式变革模式美国科学史和科学哲学家库恩（ThomasS.Kuhn,1922～）在1962年出版《科学革命结构》一书中，库恩提出了“范式”（paradigm）概念和科学经历着常规时期与革命时期不一样阶段科学发展动态模型。

库恩模型中心概念是“范式”（又称规范，范型），范式变更是科学革命主要标志。范式是一个包含着科学、哲学、社会、心理等各种原因概念。详细地说，是指“科学共同体”认识中三种主要成份：一是概括（符号概括，文字概括）；二是模型（提供类比和启发模型）；三是范例（详细题解）。概括地讲，范式就是某个科学家集团共同信念，以及在这一共同信念支配下确定基本理论、基本观念和基本方法，并包含对该学科发展方向共识。第18页库恩模式把科学发展进化与革命两种状态结合起来，因而是更合乎科学发展实际科学发展观。库恩由此指出，一个成功科学家必须同时含有维持传统和反对偶像崇敬这两方面性格，在科学研究继承和突破之间、收敛式思维和发散式思维之间保持必要张力。不过，库恩模式所说科学革命是突变性，过分夸大了新旧范式之间间断性；他模式还片面强调了新旧范式不可比性，因而无法说明不一样理论竞争和科学进步。同时因为他把科学共同体信仰作为选择理论标准，所以有相对主义和非理性主义倾向，这是不可取。库恩认为科学知识按照下述各阶段发展：“前科学――常规科学――危机――科学革命――新常规科学……”。第19页四、拉卡托斯科学研究纲领模式拉卡托斯提出了“科学研究纲领方法论”，用以改进波普“朴素证伪主义”。

拉卡托斯强调，科学最基本单位是含有严密内在结构理论系列，只有理论系列而非一个孤立理论才能被评价为科学或伪科学。理论系列组成了科学研究纲领，如牛顿理论、热力学理论、相对论理论等。

在拉卡托斯学说中，蕴含着这么一个科学发展模式：“科学研究纲领进化阶段――科学研究纲领退化阶段――新进化研究纲领证伪并取代退化研究纲领――新研究纲领进化阶段――……”返回第20页第三节

物理学史与物理教学一、增强物理教学历史感爱因斯坦：科学结论几乎是以完成形式出现在读者面前。读者体验不到探索和发觉喜悦，感觉不到思想形成生动过程，也极难到达清楚地解释全部情况。理论脱离实际（怎样捕捉蚊蝇）……第21页第22页钱三强：任何科学新分支，从它产生、发展到把它道理搞清楚都要经过不少波折，有些还会因为“偶然”遭遇而一时“蒙难”（比如“第三种波粒二象性”）。而我们教师对青年进行教育时候，经常是应用经过几次消化（中、外人士）材料来讲授，或者经过抽象理论分析把它表示出来。这么教学方法会使青年失去对观察和试验兴趣，轻易发生误解，认为何结论都能够用数学推导得到。加之现在尤其强调考试，因而增加了背书倾向。这么结果使青年们不了解科学本身是怎样来。时间长了，等到他从事教课时很轻易把科学作为一门死科学来教；从事研究工作时思想也不会活泼（这正是我们科学界弱点）。……希望加强横多门学科知识介绍，同时还希望介绍各门学科发展历史，以了解它纵深。……从久远来说，将对我国科学技术发展会大有作用。第23页在物理教学中，应该把知识逻辑展开与认识历史发展有机地结合起来，真正做到把文化传授和学习转化成历史上文化创造者与今天文化学习者之间对话，让学生以物理学家认识物理世界原来面目去认识物理世界，增强物理教学历史感（比如“第三种波粒二象性”认识）

。物理教师不但要善于利用逻辑伎俩去讲解物理学基本概念、定律和理论，还要善于对物理知识作出历史叙述，把物理知识取得作为一个经验，作为一个激感人心知识奇遇来讲述，把着眼点放在科学中发觉、推理及概念形成认识过程上；要善于生动地描绘人类探索物理世界奥秘艰辛历程，以其中欢乐、迷惑、惊奇和哲理去感染学生，确立他们物理学历史意识，在给学生物理知识同时，也使他们受到全方面素质培养。第24页美国国家科学教育标准(NSES)HISTORYOFSCIENCE（5-8）Scienceasahumanendeavor（尽力、努力）

NatureofscienceHistoryofscience第25页HistoryofscienceManyindividualshavecontributedtothetraditionsofscience.Studyingsomeoftheseindividualsprovidesfurtherunderstandingofscientificinquiry,scienceasahumanendeavor,thenatureofscience,andtherelationshipsbetweenscienceandsociety.许多个人对科学传统作出了贡献。学习其中一些典范人物能够深入了解科学探究，了解作为人类奋斗目标科学，了解科学本质及科学与社会之间关系。

第26页HistoryofscienceInhistoricalperspective,sciencehasbeenpracticedbydifferentindividualsindifferentcultures.Inlookingatthehistoryofmanypeoples,onefindsthatscientistsandengineersofhighachievementareconsideredtobeamongthemostvaluedcontributorstotheirculture.从历史观点看来，科学是不一样文化背景不一样个人实践活动。纵观很多民族历史就能够发觉，那些成就斐然科学家和工程师都被看成是对本民族文化作出最出色贡献人。第27页（重点）HistoryofscienceTracingthehistoryofsciencecanshowhowdifficultitwasforscientificinnovatorstobreakthroughtheacceptedideasoftheirtimetoreachtheconclusionsthatwecurrentlytakeforgranted.跟随科学史足迹能够发觉，科学创新人物要打破当初被普遍接收观念得出我们今天认为理所当然结论是多么困难。第28页HistoryandNatureofScience(9-12)SCIENCEASAHUMANENDEAVORNATUREOFSCIENTIFICKNOWLEDGEHISTORICALPERSPECTIVES第29页HISTORICALPERSPECTIVES

Inhistory,diversecultureshavecontributedscientificknowledgeandtechnologicinventions.ModernsciencebegantoevolverapidlyinEuropeseveralhundredyearsago.Duringthepasttwocenturies,ithascontributedsignificantlytotheindustrializationofWesternandnon-Westerncultures.However,other,non-Europeancultureshavedevelopedscientificideasandsolvedhumanproblemsthroughtechnology.

在历史上，形形色色文化都对科学知识和技术创造作出了贡献。数百年前，当代科学开始在欧洲快速发展。在过去二百年间，科学对西方和非西方工业化作出了巨大贡献。然而，其它非欧洲文化也发展了科学概念，也经过技术处理了人类许多问题。

第30页HISTORICALPERSPECTIVES

Usually,changesinscienceoccurassmallmodificationsinextantknowledge.Thedailyworkofscienceandengineeringresultsinincrementaladvancesinourunderstandingoftheworldandourabilitytomeethumanneedsandaspirations.Muchcanbelearnedabouttheinternalworkingsofscienceandthenatureofsciencefromstudyofindividualscientists,theirdailywork,andtheireffortstoadvancescientificknowledgeintheirareaofstudy.通常，科学中变革是作为对现有知识微小修改出现。科学和工程日常工作造成了我们对世界了解和我们满足人类需要和理想能力渐进式进步。经过研究科学家个体，研究他们日常工作和他们在自己研究领域推进科学知识进步努力，能够学到许多关于科学内部运作和科学本质知识。第31页HISTORICALPERSPECTIVES

Occasionally,thereareadvancesinscienceandtechnologythathaveimportantandlong-lastingeffectsonscienceandsociety.ExamplesofsuchadvancesincludethefollowingCopernicanrevolutionNewtonianmechanicsRelativityGeologictimescalePlatetectonicsAtomictheoryNuclearphysicsBiologicalevolutionGermtheoryIndustrialrevolutionMolecularbiologyInformationandcommunicationQuantumtheoryGalacticuniverseMedicalandhealthtechnology第32页HISTORICALPERSPECTIVES偶然也会有对科学和社会含有久远影响科学和技术进步出现。这类进步例子包含：

哥白尼革命牛顿力学相对论地质课时间尺度板块结构地质学

原子理论核物理学生物进化论

生命起源理论工业革命分子生物学信息与通信量子理论星系宇宙第33页HISTORICALPERSPECTIVESThehistoricalperspectiveofscientificexplanationsdemonstrateshowscientificknowledgechangesbyevolvingovertime,almostalwaysbuildingonearlierknowledge

科学解释历史观点说明，科学知识怎样随时间推移发生改变，而且几乎一直是建立在先前知识基础上。

第34页二、物理学史与人文素养培养在科学教育中,应该借助于科学大师们这种崇尚理性,崇尚统一,崇尚秩序、规律与友好,崇尚科学美思想与创造实践,引导学生去认识自然界质朴统一,认识科学理论简单、对称、统一友好与普适性内在美；从而培养起他们科学鉴赏力,并以追求科学美思想充实自己,塑造自己,丰富自己精神世界,完善人格塑造,实现本身美化,培育深邃科学洞察力,开发科学潜能,在未来科学技术工作中充分发挥自己才能。人类认识和社会实践发展也表明，自然科学（包含物理学）与人文科学正日益交叉渗透着。这一不可逆转历史走向，决定了科学史（包含物理学史）在“科学-人文”教育中主要作用。第35页三、物理学史与科学素养培养科学素养是什么？概念性知识——组成科学主要概念、概念体系或观念；科学理智——科学研究方法论；科学伦理——科学所含有价值标准，即科学研究中科学家行为规范，又称科学态度或科学精神；科学与技术——科学与技术之间关系及差异；科学与人文——科学与哲学、文学、艺术、宗教等文化要素关系；科学与社会——科学与政治、经济、产业等社会诸方面关系。

第36页在物理教学中要让学生了解任何物理知识取得都是一个动态、历史过程，是“继承—发展—突破”这一过程重复循环结果，不停经历着“问题—试探—除错”屡次选择。另外，物理教学中引用物理史料，还会使学生经受到物理学基本观念变革洗礼，深刻领会物理学思想真谛。经过对物理学革命历史阐述，将会使学生深刻了解物理学理论范式变革与物理学基本观念转变一致性；了解物理学中复杂数学公式和定义等，都不过是基本观念表示形式和演绎工具，基本观念才是先导、本质东西。所以，每当学习一个新理论时，必须改变自己思想观念和思维方法，从而使学生本身科学素质得到提升。第37页四、物理学史与创造素养培养科学本质在于探索，科学生命在于创新。当代科学教育，必须重视培养学生创新意识和创新能力。为了使学生能够适应不停发展着科学创造工作需要，既要使学生受到严格逻辑思维训练，又要使他们不把这种思维模式固定化，必须使他们从科学发展真实历史中受到非理性、非逻辑创造性思维训练，以对未来创造性工作有所准备。物理学史在培养学生创造素质方面，含有独特功效。第38页五、物理学史与思想品德素质培养物理学史以其独特精神价值，在学生思想品德教育中，能够发挥主要作用；这种精神价值，主要蕴含在科学家科学理想、献身精神、光芒言行和高尚品格中，以及中华民族文明中。科学大师们榜样形象和中华文明深厚底蕴，会给学生人生价值追求以深刻影响。深入剖析科学伟人生平、环境、教育和成长道路，能够发觉科学家科学探索活动和科学成就，与道德价值观是密不可分。物理学史上大量事例表明，追求真理科学理想和献身科学牺牲精神，是科学伟人们取得成就高尚思想境界支撑。在物理教学中,要善于利用物理大师们光芒言行,培养学生树立正确人生观和价值观,使学生认识到人生价值要放在社会大环境中和历史长河中去衡量。

第39页第40页《墨经》中光学

八卦―互补原理爱国主义教育返回第41页第42页2、物理学五次大综合与五个世界科学中心物理学史上第一次大综合：17世纪，伽利略研究地面上物体运动，打开了通向近代物理学大门。牛顿在此基础上把地面上物体运动和天体运动统一起来，揭示了天上地下一切物体普遍运动规律，建立了经典力学体系，实现了物理学史上第一次大综合。第43页第二次大综合：18世纪，经过迈尔、焦耳、卡诺、克劳修斯等人研究，经典热力学和经典统计力学正式确立，从而把热与能(能量转化和守恒定律)、热运动宏观表现与微观机制统一起来，实现了物理学史上第二次大综合。

第三次大综合：19世纪，麦克斯韦在库仑、安培、法拉第等物理学家研究基础上，经过深入研究，把电、磁、光统一起来，建立了经典电磁理论，预言了电磁波存在，实现了物理学史上第三次大综合。第44页第四次大综合：1905年，爱因斯坦在分析当初相关光速测量方面出现种种矛盾基础上，创建了狭义相对论，把物理学扩展到高速运动领域，建立了新时空观(物质、运动、时间、空间相互关联)，这是物理学发展史上第四次大综合。

第五次大综合：20世纪，普朗克在解释黑体辐射试验规律时提出了量子论假设，经爱因斯坦、波尔、德布罗意、海森堡、薛定谔、狄拉克等人努力，发展了量子力学，把物理规律扩展到微观领域，完成了物理学发展史上第五次大综合。第45页对物理学第六次大综合预言物理学发展史上第六次大综合即未降临：攻克困扰当代科学四大疑难，破解①波粒二象性之谜、②光本性之谜、③粒子与场关系之谜、④物质世界最基本结构单元之谜，从而完成物质两种基本形式——实物(粒子)和场(波)——统一。前苏联科学家瑞德尼克在他《量子力学史话》281页中写道：“今天，决定微观世界统一体最深刻本质全部问题，就是物理学所面临还未征服山峰中最高峰：物质两种基本形式——实物(粒子)和场(波)——之间相互关系。第46页第47页五个世界科学中心第一个世界科学中心——意大利（1504—1610），始发于意大利文艺复兴运动使意大利成为近代第一个世界科学中心，不但产生了像但丁、达·芬奇这么伟大诗人和艺术家，还出现了一批以哥白尼、伽利略为代表著名科学家；第二个世界科学中心——英国（1660—1750），在弗兰西斯·培根科学思想影响下，英国政府和社会普遍重视知识价值，成立皇家学会，提倡科学试验，云集了牛顿、虎克、波义耳、哈雷等一大批科学家，诞生了牛顿力学、电磁场理论、进化论等一批科学理论，第一次工业革命在英国率先发起，科学与生产相结合更是大大促进了科学发展，英国一跃而成为世界科学中心；第48页第三个世界科学中心——法国（1760—1840），

18世纪初，法国经历了一场空前大革命，而大革命前夕建立新型高水平大学，也自然成为世界高等教育中心，以狄德罗为代表一批启蒙运动哲学家形成了法国百科全书派，出现了一次思想大解放，促使法国成为新世界科学中心，出现了以拉格朗日、拉普拉斯、拉瓦锡等为代表一大批卓越科学家；

第四个世界科学中心——德国（1875—1920），德国科学兴起始于19世纪初，首先进行了大学改革，把教学与科研紧密结合起来，使德国成为世界上第一个创建导师制国家，教育与科学相互促进，新教育体系在德国建立，产生了一大批优异人才，德国成为第四个科学中心(在此期间，完成了物理学发展第二、三、四、五次大综合)，创建了细胞学说、相对论、量子力学等重大科学理论和学说，出现了爱因斯坦、欧姆、高斯、李比希、霍夫曼等一大批顶尖科学家；第49页第五个世界科学中心——美国（1920—今）,美国科学兴起一开始就站在了“巨人肩膀上”，不但继承了英国科学传统和德国科学体制，而且尤其重视科学人才引进，造就了创造家贝尔、爱迪生，二战后又吸引了爱因斯坦、费米、弗兰克、威格纳、西拉德等一大批世界顶尖科学家，使近70%诺贝尔奖被美国科学家领走，至今仍保持着世界科学界领袖地位；

第六个世界科学中心——X国，它将以完成物理学发展第六次大综合为标志！第50页一幅感动中国、催人奋进中华腾飞线路图①揭示“第三种波粒二象性”(前两种波粒二象性揭示已经颁发了四次诺贝尔物理奖)②完成“三种波粒二象性友好统一”③破解当代科学四大疑难(波粒二象性之谜、光本性之谜、粒子与场关系之谜、物质世界最基本结构单元之谜)④(促成中国科学家联合起来)实现物理学第六次大综合(取得10-20个诺贝尔奖)⑤促成世界科学中心向中国转移(使中国成为第六个世界科学中心)⑥中国成为真正世界强国（在高科技支撑下经济、军事、文化等高度发展）——国家战略、民族理想第51页3、1666与1905，两个科学奇迹年

艾萨克·牛顿（IsaacNewton）是英国伟大数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家，其研究领域包含物理学、数学、天文学、神学、自然哲学和炼金术，奠定了经典力学、微积分、天文学、光学四大学科基础。牛顿还精于试验，设计并实际制造了第一架反射式望远镜等等，被誉为人类历史上最伟大，最有影响力科学家(1666年创造奇迹)阿尔伯特·爱因斯坦(AlbertEinstein,1879-1955)是德裔美国物理学家（拥有瑞士国籍），思想家及哲学家，犹太人，当代物理学开创者和奠基人，相对论、“质能关系”提出者，“决定论量子力学诠释”捍卫者。振动粒子——不掷骰(tou)子(色子)上帝。1999年12月26日，爱因斯坦被美国《时代周刊》评选为“世纪伟人”（1905年创造奇迹）第52页第53页3.1牛顿奇迹年出生：牛顿1643年1月4日诞生在英格兰林肯郡小镇沃尔索浦一个自耕农家庭，是一个早产儿，都担心他能否活下来。谁知他竟活到84岁，还成了一位名垂千古科学巨人。牛顿出生前三个月父亲便逝世了。在他两岁时，母亲改嫁，把牛顿留在外祖母身边。11岁时，牛顿后爸逝世，母亲又带着和后爸所生一子二女回到外婆家。牛顿自幼缄默寡言、性格倔强，他家庭环境并不宽松。童年：五岁牛顿被送到公立学校读书。他并不是神童，资质日常、成绩普通，但喜欢读书，因为身体虚弱、性格内向，经常躲在家里用舅舅木工工具制作些一些小玩意，如风车、木钟、折叠式提灯等等。他放风筝时，在绳子上悬挂着小灯，夜间村人看去惊疑是彗星出现。第54页中课时代：12岁牛顿到离家不远格兰瑟姆中学学习(曾经寄宿在一位药剂师家里，使他受到了化学试验熏陶)，但成绩并不出众，只是兴趣读书，对自然现象有好奇心，比如颜色、日影四季移动，尤其是几何学、哥白尼日心说等等。他还分门别类记读书笔记，又喜欢别出心裁作些小工具、小技巧、小创造、小试验。母亲原本希望牛顿成为一个农民，以后迫于生活，母亲让牛顿停学务农，赡养家庭。但牛顿酷爱读书，以至经常忘了干活。牛顿好学精神感动了舅父，于是舅父劝服了母亲让牛顿复学，并勉励牛顿上大学读书。第55页大课时代：1661年，19岁牛顿以减费生身份进入剑桥大学三一学院，靠为学院做杂务收入支付学费，1664年成为奖学金取得者并被选为第一任卢卡斯讲座教授伊萨克·巴罗（长牛顿12岁）助手。1665年获学士学位。17世纪中叶，剑桥大学教育制度还渗透着浓厚中世纪经院哲学气味，传授一些经院式课程，如逻辑、古文、语法、古代史、神学等等。牛顿进校两年后，三一学院出现了新气象，卢卡斯创设了一个独辟蹊径讲座，要求讲授自然科学知识，如地理、物理、天文和数学课程，而第一任卢卡斯讲座教授就是伊萨克·巴罗，牛顿伯乐。第56页奇迹年(1665.6-1667.4):1665-1666年严重鼠疫席卷伦敦。剑桥离伦敦不远，为恐涉及，学校所以停课，牛顿于1665年6月离校返乡。他在剑桥所学基础理论知识与他探索自然浓厚兴趣在故乡平静环境中完美结合并使得他思想展翅翱翔。1665-1666年这段短暂时光成为牛顿科学生涯中黄金岁月，他在自然科学领域内思潮飞跃，才华迸发，创建了前所未有惊人业绩。1665年初，牛顿创建级数近似法以及把任意幂二项式化为一个级数规则；同年11月，创建正流数法(微分)；第二年1月，用三棱镜研究颜色理论；5月，开始研究反流数法(积分)。这一年内，牛顿开始想到研究重力问题，并想把重力理论推广到月球运动轨道上去。他还从开普勒定律中推导出使行星保持在它们轨道上力必定与它们到旋转中心距离平方成反比。第57页尾声：1667年4月，牛顿返回到剑桥大学，10月1日被选为三一学院仲院侣(初级院委，有奖学金硕士)，翌年3月16日取得硕士学位，同时成为正院侣(高级院委，确立了教师地位)。1669年10月27日，巴罗为了提携牛顿而辞去教授之职，27岁牛顿晋升为数学教授，并担任卢卡斯讲座教授。巴罗为牛顿科学生涯打通了道路。假如没有牛顿舅父和巴罗帮助，牛顿这匹千里马可能就不会驰骋在科学大道上。巴罗让贤，这是科学史上佳话。

对比：1666年，牛顿(1642-1727)在家休假期间，用三棱镜做了著名色散试验。以后，牛顿写成了《关于光和色新理论》(用粒子说阐述了光颜色理论)。1672年2月6日，以胡克(1635-1703)为主席，由波义耳等六人组成英国皇家学会评议委员会对牛顿提交论文进行了评价，但基本持否定态度。直到胡克逝世后第二年(1704年)，牛顿《光学》一书才正式公开发行。(可怕普朗克定律)第58页补注(略)：1669年夏天，牛顿完成了关于微积分第一部主要著作:《利用无限多项方程分析学》。此时，牛顿已经掌握了求导和积分方法，而且发觉了微积分基本定理。牛顿把稿子呈送巴罗老师审阅。看到牛顿用代数方法一举揭开了先辈们多少年来孜孜以求谜底，巴罗不禁感到由衷钦佩。他一再表明，自己“对数学虽略有成就，不过和牛顿相比，只能算个小孩。”巴罗把这篇稿子转呈英国皇家学会秘书、数学顾问柯林斯立案。柯林斯把复制本散发给会员们评阅。看到牛顿才智远远超出自己，巴罗于1669年10月27日毅然辞去卢卡斯数学讲座教授职位，荐举牛顿继任。要知道，当初巴罗并不是年迈力衰老朽，而正是年富力强、创造力旺盛壮年；相比之下，在一些人眼中，牛顿倒还是“羽毛未丰”青年。这年巴罗39岁，牛顿27岁。第59页第60页3.2、爱因斯坦奇迹年爱因斯坦中学退学、高考失败、就业困难。爱因斯坦知识大多是从家庭教育和自学中取得。中课时代除数学成绩优良外，其它成绩都很低劣。1894年4月被迫退学。而后回家自学。1895年秋，16岁爱因斯坦报考瑞士联邦理工学院工程系落榜，后进入阿劳州立中学“复读班”补习。1897年他才被瑞士联邦理工学院师范系录用。在大学里，爱因斯坦很快就堕入情网，感兴趣课就学习，不感兴趣课就敷衍，还给他恋人惹了不少麻烦。1900年8月毕业，可两年后才经格罗斯曼父亲介绍找到工作，1909年离开伯尔尼专利局。而1905年却是爱因斯坦奇迹年。Why?第61页创造奇迹：五岁爱因斯坦有一次卧病在床，父亲送给他一个罗盘。当他发觉指南针总是指着南方时，感到非常惊奇，像着了魔一样！他小学、中学都成绩平平。因为举止迟缓，不爱交往，老师和同学都不喜欢他。希腊文和拉丁文老师更是厌恶、甚至公开骂他：“爱因斯坦，你长大后必定不会成器。”但在叔父雅各布影响下，爱因斯坦较早就受到了科学和哲学启蒙。1900-1904年，爱因斯坦每年都写出一篇论文，发表于德国《物理学杂志》。1905年，爱因斯坦在科学史上创造了一个史无前例奇迹。这一年他写了五篇论文，在3-9月这六个月中，利用在专利局天天八小时工作以外业余时间，在三个领域做出了四个划时代意义工作，他发表了关于光量子说、分子大小测定法、布朗运动理论、狭义相对论和质能关系式这五篇主要论文。第62页爱因斯坦为何能创造奇迹人们曾经追问：一个根本没有进入当初主流科学共同体小职员，加上一小群年轻朋友，三年业余读书活动，凭什么能创造1905年奇迹？爱因斯坦以后屡次表示，假如他当初在大学里找到了工作，就必须将时间花在准备讲义和晋升职称论文上，恐怕就根本没有闲暇时间来自由思索了。他在逝世前一月所写自述中表明，奇迹来自自由思索：判定专利权工作，对于我来说是一件幸事。它迫使你从物理学上多方面地思索，方便为判定提供依据。另外，实践性职业对于象我这么人来说简直是一个拯救：因为学院式环境迫使青年人不停提供科学作品，只有坚强性格才能在这种情况下不流于浅薄。第63页在《爱因斯坦奇迹年》一书导言中，主编施塔赫尔（JohnStachel）比较了牛顿和爱因斯坦这两个“奇迹年”多项异同，不过有一个非常主要共同点，却完全没有被注意，那就是：牛顿和爱因斯坦创造奇迹时，都没有用过国家一分钱“科研经费”，都没有晋升与考评巨大压力。实际上，科学史上有许多伟大发觉，都是在不用国家一分钱情况下服从心灵召唤、任好奇与思维自由驰骋而完成。而如今那些用掉了纳税人亿万金钱所取得“科研结果”，与当年牛顿和爱因斯坦比起来，绝大多数都显得平庸和令人汗颜！第64页补注：有一次，他要把墙上一幅旧画换下来，就搬来一架梯子，一步一步爬上去。突然，他又想起一个问题，沉思起来，忘记自己在做什么了，猛从梯子上摔下来。摔到地上以后，他顾不得疼痛，马上想到：人为何会笔直地掉下来呢？看来物体总是沿着阻力最小线路运动。爱因斯坦想到这里便马上站立起来，一瘸一拐地走到桌边，提笔把自己这个想法记了下来。这对他正在研究问题——相对论有很大启发。

又一重大发觉：1923年12月，取得最终一个重大发觉，从统计涨落分析中得出一个波和物质缔合独立论证。此时，还发觉了波色-爱因斯坦凝聚。第65页3.3、德布罗意，一个文科生故事1929年诺贝尔物理学奖授予法国巴黎索本大学路易·维克多·德·布罗意(PrinceLouis-victordeBroglie,1892-1987),以表彰他发觉了电子波动性。路易·维克多·德·布罗意1926年起在巴黎大学任教，1933年任巴黎大学理学院理论物理学教授,1933年被选为法国科学院院士，1943年起任该院常任秘书，1962年退休。第66页路易·维克多·德·布罗意出身法国贵族，1892年2月15日诞生于下塞纳迪耶普，中课时代显示出文学才华，1910年获巴黎大学文学学士学位。以后志趣转向理论物理学，1913年又获理学士学位。第一次世界大战期间，在埃菲尔铁塔上军用无线电报站服役。平时爱读科学著作，尤其是庞加莱、洛伦兹和朗之万著作。以后对普朗克、爱因斯坦和玻尔工作发生了兴趣，转而研究物理学。退伍后跟随朗之万攻读物理学博士学位(1924年获科学博士学位)。第67页成功并不像你想像那么难，并不是因为事情难我们不敢去做，而是因为我们不敢去做事情才变难！

1965年，一位韩国学生到剑桥大学主修心理学。在喝下午茶时候，他常到学校咖啡厅或茶座听一些成功人士聊天。这些成功人士包含诺贝尔奖取得者，某一些领域学术权威和一些创造了经济神话人。这些人幽默幽默，举重若轻，把自己成功都看得非常自然和顺理成章。时间长了，他发觉，在国内时，他被一些成功人士坑骗了。那些人为了让正在创业人知难而退，普遍把自己创业艰辛夸大了，也就是说，他们在用自己成功经历恐吓那些还没有取得成功人。第68页作为心理系学生，他认为很有必要对韩国成功人士心态加以研究。1970年，他把《成功并不像你想像那么难》作为毕业论文，提交给当代经济心理学创始人威尔布雷登教授。布雷登教授读后，大为惊喜，他认为这是一个新发觉，这种现象即使在东方甚至在世界各地普遍存在，但以前还没有一个人大胆地提出来并加以研究。惊喜之余，他写信给他剑桥校友——当初正坐在韩国政坛第一把交椅上人——朴正熙。他在信中说，“我不敢说这部著作对你有多大帮助，但我敢必定它比你任何一个政令都能产生震动。”

以后这本书果然伴伴随韩国经济起飞了。这本书鼓舞了许多人，因为他们从一个新角度告诉人们，成功与“劳其筋骨，饿其体肤”、“三更灯火五更鸡”、“头悬梁，锥刺股”没有必定联络。只要你对某一事业感兴趣，长久地坚持下去就会成功，因为上帝赋予你时间和智慧够你圆满做完一件事情。以后，这位青年也取得了成功，他成了韩国泛业汽车企业总裁。第69页温馨提醒：人世中许多事，只要想做，都能做到，该克服困难，也都能克服，用不着什么钢铁般意志，更用不着什么技巧或谋略。只要一个人还在朴实而饶有兴趣地生活着，他终究会发觉，造物主对世事安排，都是水到渠成。牛顿故事……爱因斯坦故事……德布罗意故事……第70页4、一个普通人学术生涯一个农民儿子、没有上过重点中学，起点很低，但能独立思索、全方面发展；儿时梦想：给子孙后代留下几句格言警句；搞一点创造创造，弄出一套属于自己理论，最好能弄一个诺贝尔奖；上大学后对很多问题感兴趣，以后慢慢集中到两个问题上：一个是“受控核聚变”，另一个就是“波粒二象性”。第71页4.1、业余兴趣哲史文，构建立体思维我是地地道道理科出身，喜欢高等数学、理论物理、尤其是量子力学；但我也业余兴趣哲、史、文，尤其是与我专业相关联物理哲学、物理学史，经过几十年积累，在极少数方面可能到达了专业水平（但在大多数方面还是很欠缺）；在年全国自然辩证法学术发展年会上我曾应邀做过大会汇报，也出席过哲学方面国际会议，有论文被《哲学评论》、人大复印资料《科学技术哲学》全文转载；曾当选过中国科学技术史学会第八届全国代表大会代表、物理学史专业委员会委员，湖北省自然辩证法研究会理事等职。在文史哲类权威期刊、主要关键期刊、关键期刊上发表过论文，全国优异诗词集曾收录过我诗作。第72页第73页第74页第75页第76页实现了一个孩提时代人生理想像孔子那样，给子孙后代留下一些经典格言。现在，我经典格言已经有十多句被收入各种格言典籍之中……①做正确事并正确地做事；从小事做起，把细节做到伟大。②顺其自然，把握规律，乃是生活与做人最高境界。③当一个人“常怀感恩之情”时，才标志着这个人已融入社会、走向成熟，而且开始回报社会。第77页④凡事，起之于“情”而止之于“理”。对于“情”与“理”掌握程度，折射出一个人修炼功力。

⑤要重视修身养性、培养良好习惯和品德。不然，“人”做得不好，首先是危害你自己，其次是危害你家人；危害他人只是分散、暂时，而危害你自己和家人却是集中、长久。

⑥愿“方法论”与你长相伴。因为，大到治国安邦平天下，小到奏一支友好锅盆碟盏交响曲都离不开它。第78页⑦贪图享乐、喜爱虚荣是一个人走向毁灭前奏，不论是官吏腐败还是女人出轨(或男人变坏)都一再验证了这一真理。

⑧一个人不能有傲气，但却不能没有傲骨。傲气浮躁，只能增加你前进阻力，而傲骨却深沉，能帮你把握前进方向。只有历经风雨、通览全局、成竹在胸而又气定神闲，方能显示你一身傲骨。

⑨德高于才真君子，才高于德是小人。只有当一个人德性能驾驶他才能并运行在正确轨道上时，他方能对社会有所裨益。不然，能力越强，官位越高，他对社会破坏作用就越大。必须警觉：品德慢于才能增加，君子也会变成小人！

参阅我博客：/?uid-1126第79页第80页第81页第82页第83页4.2、热爱自然，格物穷理，勇于挑战权威热爱自然、融入自然、感受自然，多问一些为何。把感受到自然与书本上自然进行对比，重复推敲、格物穷理，有不有弄不懂东西？存不存在矛盾？光是什么？物质世界最基本结构单元是什么？书上是怎么说？你是怎么想？而自然界真实面目又是什么模样？书本上东西不一定全部正确。全信书不如无书（完全不相信也不行）。第84页

4.3、回顾：对光本性早期认识

战国早期伟大思想家、政治家、有卓越贡献自然科学家墨子（生于公元前480-476年左右，卒于公元前420-390年左右）是墨家学派创始人。墨家学派著作总汇是《墨子》,其主要组成部分是《墨经》，这是一部内容丰富、结构严谨科学著作。《墨经》中记载了丰富几何光学知识。墨子和他学生做了世界上最早“小孔成像”试验，并对试验结果作出了光沿直线传输科学解释，并用此原了解释了物体和投影关系。第85页古希腊数学家欧几里德（Euclide,公元前330-公元前275）（左上图）在他《光学》著作里总结了到他那时为止已经有关于光现象知识和猜测。那时人们已经知道，在眼睛和被观察物体之间行进光线是直线；当光线从一个平面反射时，入射角和反射角相等。古希腊天文学家、地理学家和光学家托勒密（ClandiusPtolemaeus，约90～168）（右上图）最早做了光折射试验。托勒密在他最终一本主要著作《光学》中提出和说明了各种基本原理，他依靠经验发觉了折射规律，绘出了光线以各种入射角从光疏媒介进入水折射表，但没有由此得出准确折射定律。第86页德国天文学家和数学家约翰尼斯·开普勒（JohannesKepler,1571-1630）(左图)对光折射现象进行了深入研究，并于1611年出版了《折射光学》一书。开普勒研究表明，对于两种给定媒质，小于30度入射角同对应折射角成近似固定比，对于玻璃或水晶，这个比约为3:2。他还表明，这个比对于大入射角不成立。开普勒试图经过试验发觉准确折射定律，他方法即使是正确，却没有得到其中有规律性联络，但开普勒研究为以后斯涅耳得出折射定律起到了一定启示作用。

十七世纪中期，物理光学有了深入发展。1655年，意大利数学家格里马第（FrancescoMariaGrimaldi，1618-1663）（右图）在试验中让一束光穿过两个小孔后照到暗室里屏幕上，他发觉在投影边缘有一个明暗条纹图像，马上联想起了水波衍射，于是格里马第提出：光可能是一个类似水波波动，这就是最早光波动说。格里马第认为，物体颜色不一样，是因为照射在物体上光波频率不一样引发。第87页

格里马第试验引发了英国物理学家胡克（RobertHooke，1635-1703）（左图）兴趣。他重复了格里马第工作，并仔细观察了光在肥皂泡里映射出色彩以及光经过薄云母片而产生光芒。他判断，光必定是某种快速脉冲，提出了“光是以太一个纵向波”假说。依据这一假说，胡克也认为光颜色是由其频率决定。他在1665年出版《显微术》(Micrographia)一书中明确地支持波动说。这本著作很快为胡克赢得了世界性学术声誉，因为他加入，波动说似乎也在一时占了上风。荷兰物理学家、天文学家、数学家克里斯蒂安·惠更斯（ChristianHuygens,1629-1695）（左图）是与牛顿同一时代科学家。惠更斯发展了光波动学说，在1678年给巴黎科学院信和1690年发表《光论》一书中都阐述了他光波动原理，即惠更斯原理．他认为每个发光体微粒把脉冲传给邻近一个弥漫媒质（“以太”）微粒，每个受激微粒都变成一个球形子波中心．他从弹性碰撞理论出发，认为这么一群微粒即使本身并不前进，但能同时传输向四面八方行进脉冲，因而光束彼此交叉而不相互影响，并在此基础上用作图法解释了光反射、折射等现象。惠更斯提出了光波面在媒体中传输惠更斯原理，打破了当初流行光微粒学说。第88页英国物理学家、数学家和天文学家牛顿

(IsaacNewton,1642-1727)以极大兴趣和热情对光学进行研究。1666年，牛顿在家休假期间用三棱镜进行了著名色散试验。一束太阳光经过三棱镜后，分解成几个颜色光谱带，再用一块带狭缝挡板把其它颜色光挡住，只让一个颜色光再经过第二个三棱镜，结果出来只是一样颜色光，由此发觉了白光是由各种不一样颜色光组成。为了验证这个发觉，牛顿又设法将几个不一样单色光合成白光，而且计算出不一样颜色光折射率，准确地说明了色散现象，揭开了物质颜色之谜，物质色彩是不一样颜色光在物体上有不一样反射率和折射率造成。公元1672年，牛顿把自己研究结果发表在《皇家学会哲学杂志》上。牛顿分光试验使几何光学进入了一个新领域：物理光学。牛顿提出了光“微粒说”，认为光是由微粒形成，而且走是最快速直线运动路径。第89页早期“波动性”与“粒子性”之争牛顿“微粒说”与惠更斯“波动说”组成了关于光两大基本理论，并由此而产生激烈争议和探讨，科学家们就光是波动还是微粒这一问题展开了一场旷日持久拉锯战。因牛顿在学术界权威和盛名，“微粒说”一直占据着主导地位。从牛顿晚期1704年到1801年英国物理学家托马斯·杨(ThomasYoung,1773-1829)对牛顿光学理论产生怀疑并做出著名杨氏试验，一直都是牛顿粒子说占据统治地位。第90页英国物理学家麦克斯韦（JamesClerkMaxwell，1831～1879）经过对电磁现象研究，建立了电磁学，并将光和电磁现象统一起来，认为光就是一定频率范围内电磁波，从而确立了波动说地位。这种理论预见以后得到了试验证实。1873年，麦克斯韦完成巨著《电磁学通论》，这是一部能够同牛顿《自然哲学数学原理》相媲美书，含有划时代意义。1887年，德国科学家赫兹（HeinrichRudolfHertz，1857-1894）（右图）用试验证实了电磁波存在，也证实了光其实是电磁波一个，二者含有共同波特征。赫兹在试验中同时也发觉了光电效应，即在光照射下物体会释放出电子，这一发觉，以后成了爱因斯坦建立光量子理论基础。波动理论到达顶峰第91页4.4、对光本性当代认识德国科学家爱因斯坦（AlbertEinstein，1879-1955）于1905年提出了光量子假说，解释了光电效应，第一次揭示了微观客体波粒二重性。1916年美国物理学家罗伯特·密立根(RobertAndrewsMillikan,1868～1953)发表了光电效应试验结果，验证了爱因斯坦光量子假说。由此，爱因斯坦取得了1921年度诺贝尔物理学奖，而密立根也取得了1923年度诺贝尔物理学奖。第92页“第一个波粒二象性”评述1905年由爱因斯坦揭示，1916年由密立根用试验验证，分别取得1921年度诺贝尔物理学奖、1923年度诺贝尔物理学奖。详细含义：光首先是麦克斯韦所说电磁波，另首先又是爱因斯坦所说光量子。这种关系就称为“第一个波粒二象性”。问题：爱因斯坦一辈子也没有搞清楚“电磁波”与“光量子”之间关系……第93页

“整整五十年自觉思索没有使我更靠近于解答‘光量子是什么’这个问题。确实，现在每一个不老实人都相信，他知道它，可是他在坑骗他自己。”

——爱因斯坦1951年12月12日致老朋友贝索信第94页

4.5、“第二种波粒二象性”揭示

法国物理学家德布罗意(LouisVictorduedeBroglie,1892-1987)由光波动和粒子两重性得到启发，他大胆地把这两重性推广到物质客体上去。他在1923年9～10月间，连续发表三篇短文：《辐射——波和量子》、《光学——光量子、衍射和干涉》、《物理学——量子、气体动理论及费马原理》。1924年，在他博士论文《量子论研究》中，他全方面叙述了物质波理论，这一理论以后为薛定愕接收而造成了波动力学建立。德布罗意把爱因斯坦关于光波粒二象性思想加以扩展。他认为实物粒子如电子也含有物质周期过程频率，伴随物体运动也有由相位来定义相波即德布罗意波，以后薛定愕解释波函数物理意义时称为“物质波”。德布罗意在并无试验证据条件下提出新理论在物理学界掀起了轩然大波。

第95页“第二种波粒二象性”试验验证1927年，美国贝尔试验室戴维森（ClintonJosephDavisson，1881～1958）、革未（LesterHalbertGermer，1896～1971）（左图）及英国物理学家汤姆逊（GeorgePagetThomson，1892～1975）（右图）经过电子衍射试验，都证实了电子确实含有波动性。至此，德布罗意理论作为大胆假设而成功例子取得了普遍赞赏。以后，人们经过试验又观察到原子、分子……等微观粒子都含有波动性。试验证实了物质含有波粒二象性，不但使人们认识到德布罗意物质波理论是正确，而且为物质波理论奠定了坚实基础。第96页“第二种波粒二象性”评述物理含义：我们通常见到光波含有粒子性，此谓“第一个波粒二象性”；而我们通常所见到粒子也应该含有波动性则由德布罗意于1923年提出，称为“第二种波粒二象性”；试验验证：“第二种波粒二象性”1927年由美国贝尔试验室戴维森、革未以及英国物理学家汤姆逊用不一样方法验证；影响：德布罗意取得1929年度诺贝尔物理学奖，戴维森与汤姆逊取得1937年度诺贝尔物理学奖；问题：德布罗意一辈子也没有搞清楚“波”与“粒子”之间关系，指导他逝世……第97页两种波粒二象性比较“第一个波粒二象性”起源于通常波还含有粒子性，1905年由爱因斯坦揭示，1916年被密立根验证，分别获1921、1923年度诺贝尔物理学奖；“第二种波粒二象性”起源于通常粒子还含有波动性，1923年由德布罗意揭示、1927年由戴维逊和小汤姆逊验证，分别获1929、1937年度诺贝尔物理学奖；尽管这两种波粒二象性揭示与试验验证已经颁发了四次诺贝尔物理学奖，不过，这些“波”与“粒子”之间关系并没有搞清楚，留下了一串悬案！第98页第99页4.6、“第三种波粒二象性”揭示1994年，32岁中国学者经过严谨数学推理第一次揭示了“经典电磁场在结构上粒子性”（也就是现在所说“第三种波粒二象性”），在“经典电磁场”与“量子电磁场”之间建立了一个基本单元对应关系。它关键思想是：“经典电磁波”能够由一系列“电磁基波”叠加而成；每一个“电磁基波”能量、动量、角动量与一个对应光子能量、动量、角动量分别对应相等。第100页3.2Revealingofthethirdkindofwave-particledualityandharmonicunitingofthethreekindsofwave-particleduality3.2.1Theclassicalelectromagneticfieldcanberesolvedintotheelectromagneticelement-wavesaccordingtothephotons.In1927,Diracfinishedtheworkthatresolvedclassicalelectromagneticfieldintopartialwavesaccordingtomodes

In1994,YongchaoGandevelopedDirac’swork,andfurtherresolvedclassicalelectromagneticfieldintoelectromagneticelement-wavesaccordingtophotons第101页水蒸气与冰块微观结构关系“水蒸气”由一个一个“水分子”组成，但水分子之间空间距离大“量子电磁场”由一个一个“光子”组成“光子”能量、动量、角动量与一个对应“电磁基波”能量、动量、角动量分别对应相等“冰块”由一个一个“水分子”组成，但水分子之间空间距离小“经典电磁场”由一个一个“电磁基波”组成“电磁基波”能量、动量、角动量与一个对应“光子”能量、动量、角动量分别对应相等第102页电磁场含有两种状态经典态。经典态电磁场是由一系列电磁基波叠加而成；经典态电磁场以电磁波形式存在；经典电磁波在结构上含有粒子性。量子态。量子态电磁场是由一系列光子组成；量子态电磁场以光子气形式存在；量子电磁场（光子）在运动上含有波动性第103页4.7、三种波粒二象性友好统一因为“第三种波粒二象性”加入，现在我们就有了三种“波粒二象性”；这“三种波粒二象性”加起来，总共就有三种“波”、三种“粒子”；它们“波粒相伴、真真假假、虚虚实实、亦波亦粒、非波非粒、同时异态、同态异时、波中含粒、粒中含波、摸棱两可、扑朔迷离”，弄得我们眼花缭乱、不知所以……第104页第105页①爱因斯坦所揭示第一个波粒二象性:微观客体能够有弥散态(波)或凝聚态(粒子)两种存在形式，在一定条件下这两种形式之间能够发生相互转化。③Gan所揭示第三种波粒二象性:当微观客体以弥散态(电磁波)形式存在时，波在结构上含有粒子性。②德布罗意所揭示第二种波粒二象性:

当微观客体以凝聚态(光子)形式存在时，粒子在运动含有德布罗意波动性。第106页4.8、三种波粒二象性友好统一能够破解当代科学四大难题难题一：波粒二象性之谜。难题二：光本性之谜；难题三：“粒子”与“场”关系之谜；难题四：物质世界最基本结构单元之谜；第107页难题一：波粒二象性之谜尽管由爱因斯坦、德布罗意揭示前两种波粒二象性经过试验验证已经颁发了四次诺贝尔物理学奖，不过，这些“波”与“粒子”之间关系即使是爱因斯坦、德布罗意本人也并没有真正搞清楚，留下了一串又一串悬案……今天，“波粒二象性”依然是量子物理、当代光学与粒子物理中关键问题，它就像一个幽灵浮荡在物理学上空，成为破解其它重大物理学问题关键……第108页难题二：光本性之谜

“整整五十年自觉思索没有使我更靠近于解答‘光量子是什么’这个问题。确实，现在每一个不老实人都相信，他知道它，可是他在坑骗他自己。”

——爱因斯坦1951年12月12日致老朋友贝索信第109页难题三：“粒子”与“场”关系之谜“今天，决定微观世界统一体最深刻本质全部问题，就是物理学所面临还未征服山峰中最高峰：物质两种基本形式——实物（粒子）和场（波）——之间相互关系。”——瑞德尼克《量子力学史话》281页第110页难题四：物质世界最基本结构单元之谜自从人类有了思维，人们就开始不停地探索组成我们世界最基本物质单元。古希腊哲学家泰勒斯提出：水是万物始基；赫拉克利特认为：火是万物本原；德谟克利特则宣称：世界万物都是由不可分割颗粒(原子)和虚空所组成。近代科学意义上原子分子论由罗蒙诺索夫提出，当代科学上占统治地位则是夸克理论。可见，“物质世界最基本结构单元”是人类数千年来不懈求索难题，古希腊哲学家德谟克利特“原子”和当代物理学中“夸克”则是这一求索过程中人类智慧所凝练成两颗明珠。第111页物质世界最基本结构单元——太极粒子波依据我们所揭示“π型三重波粒二象性”，“太极粒子波”就是组成我们世界最基本物质单元。假如该理论被证伪，也会像“原子学说”一样青史留名；假如被证实，那更是万古流芳，是中华民族为人类文明所做出历史性贡献。第112页第113页“太极光子波”：当它表现为光子时候，光子在运动上含有(德布罗意)波动性；当它表现为电磁波时候，电磁波在结构上又含有粒子性。

“太极电子波”：也应该与“太极光子波”类似，含有三重波粒二象性，只是我们当前还只认识了它三面中一面——“第二种波粒二象性”。这些最当代科学与最古老东方哲学其实血脉相连，是追求友好与统一东方文化伟大胜利！

第114页4.9、“三重波粒二象性理论”两大预言预言一：波与粒子完全平等。“光量子理论”与“光经典电磁理论”是两大平行理论，不能相互包含。而传统理论却认为“光量子理论能够包含光经典电磁理论”。两种理论在本质上截然相悖。假如传统理论能够给出一个过硬试验证据，那么，甘永超理论就必输无疑；反之，假如流行了80年且占据统治地位传统理论迄今不能给出一个像样试验证据，那么，就从反面证实了甘永超理论正确性。现在，甘永超已经与我国量子光学界最高学术权威展开论战，而对方至今还不能给出他力挺传统理论一个试验证据！第115页预言二：组成我们世界最基本物质单元是“太极粒子波”，比如太极光子波、太极电子波等。太极光子波是电磁波和光子统一整体：当它对外表现为光子时候，光子在运动上含有德布罗意波动性(第二种波粒二象性)；当它对外表现为电磁波时候，电磁波在结构上含有粒子性(第三种波粒二象性)；另外，电磁波与光子在一定条件下还能够相互转化(第一个波粒二象性)。至于太极电子波，也应该与太极光子波类似，含有三重波粒二象性，只是我们当前还只认识了它三面中一面——第二种波粒二象性(电子德布罗意波动性)。第116页4.10、“三重波粒二象性理论”逻辑与试验证实逻辑检验：假如“光量子理论能够包含光经典电磁理论”，那么，我们就能够用光量子理论一统天下而毁灭电磁波。可是，电磁波作为一个真实存在物质又不可能被毁灭，所以，传统理论不符合逻辑。另外，传统理论80年来也没能找到一个过硬试验证据！试验检验：让632.8nm氦氖激光与100eV单能电子束在真空中对撞并准确测量散射光之波长，以比较“经典条件下光量子理论与光经典电磁理论终究哪一个更为准确”……第117页双赢判决性散射试验设计——光-电子散射示意图将一束频率为

单色激光与一束相对论能量为E自由电子在真空中对撞: