从人们对光的认识看科学问题的本质
“光的本质”之争
“光的本质”之争“光的本质”问题是一个古老而又深奥的物理问题，自古以来就困扰着众多科学家和哲学家。
这个问题涉及到光到底是一种粒子还是一种波动，这个争论一直延续到了现代物理学的领域。
在科学的发展过程中，曾经有许多科学家提出了各种不同的观点，而这些观点中的一些观点在不同时期内还是得到了相应的实验证据支持。
本文将从历史、实验和理论三个方面来阐述这一复杂的问题。
我们来看一下光的本质之争的历史。
在古代，人们对光的本质和性质一直存在着各种不同的看法。
在古希腊，毕达哥拉斯和柏拉图等人认为光是一种由无数微小的粒子组成的物质，而亚里士多德则认为光是一种具有波动性质的物质。
这两种理论在古代的哲学界引起了相当大的争论，但是最终波动理论占据了上风，成为了当时的主流观点。
但是随后在17世纪，光的本质之争又重新进入了人们的视野。
当时，荷兰科学家惠更斯对光的传播和折射进行了深入的研究，他提出了一种以波动理论为基础的光传播的数学模型，这一模型被广泛认可，并成为了当时的主流理论。
但是在19世纪，关于光的本质之争再次恢复活跃。
科学家们进行了一系列的实验，发现了一些似乎无法用波动理论来解释的光的性质，这些性质包括光的散射、光电效应以及光的干涉等现象。
这些现象的出现打破了当时的波动理论，推动了新的理论的产生。
而在20世纪，爱因斯坦提出了光是由一种离散的粒子组成的观点，并通过光电效应实验证实了这个假设。
这个假设被后来的量子力学理论所证实，并成为了新的物理学的主流理论。
在实验方面，光的波动性和粒子性都得到了验证。
例如双缝实验是用来验证光的波动性的重要实验，通过这个实验可以观察到光在通过两个狭缝后的干涉和衍射现象；而通过光电效应实验可以验证光的粒子性质，这个实验也成为了光的粒子性的重要证据。
在理论方面，量子力学理论为我们提供了一个统一的描述光的物理本质的框架。
量子力学认为光既是一种波动，又是一种粒子，把光的波动性和粒子性都统一到了一个理论框架中。
光究竟是什么？关于光本质的百年探索
光究竟是什么？关于光本质的百年探索2015年08月10日07:45 新浪科技微博我有话说(507人参与)收藏本文树林中透出的光线：光是我们体验这个世界的基础，人类的眼睛是光子探测器，我们借助可见光了解我们身边的世界通电的导线周围会产生磁场，在这个磁场的作用下，铁屑发生定向排列新浪科技讯北京时间8月10日消息，光是我们体验这个世界的基础。
我们在黑暗中摸索，直到迎来黎明——而对于光本质的理解，我们也同样经历了同样痛苦的过程。
然而，光的确是一种非常难以理解的事物：如果你用一台放大镜将一束光不断放大，你会看到什么？当然光的运动速度是极快的，但究竟是什么东西在运动？面对这样的问题，我们中的大部分人都会觉得难以回答。
然而情况其实并没有那么糟糕，光的本质问题当然曾经在数百年里难倒了世界上最伟大的一些物理学家，但在过去的150年间，科学界在对光的本质研究方面取得了一系列的突破性进展，向世人揭示了光的神秘本质。
因此，到目前的阶段，我们已经多少知道了该如何回答这些问题。
今天的物理学家们不仅理解光的本质，甚至他们还正在尝试在越来越高的精度条件下控制光的行为，这就意味着在未来某一天，光或许将以一种崭新的面貌被人类所利用。
这一广袤前景也正是联合国将2015年确定为“国际光年”(International Year of Light)的原因之一。
世界上第一张彩色照片，由麦克斯韦拍摄，时间是在1861年光是一种辐射有很多种方式可以解释光是什么这个问题，但这个解释或许是最通俗的：光是一种辐射。
这种解释将有助于人们的理解。
比如我们都知道，接受过多的日光照射容易引发皮肤癌。
我们也知道暴露在辐射环境之中可能会引发某些种类癌症的发病风险，因此，将这两者联系在一起应该并不困难。
但并非所有的辐射都是相同的。
事实上，直到19世纪末，科学家们才最终找出光辐射的真正本质。
不过，比较有趣的是，这些发现本身并非来自对光的研究，而是来自数十年来科学家们对于电和磁性现象的研究。
“光的本质”之争
“光的本质”之争
光的本质是一个长期以来引发哲学和物理学争论的问题。
在物理领域，一直有两种不同的观点。
一种观点认为光是粒子，另一种观点认为光是波动。
这两种观点之间的争论已经存在了几个世纪，但是到目前为止，还没有统一的结论。
在古代，人们普遍认为光是物体释放出的一种东西，相信光是由眼睛接收到的。
而在14世纪，伽利略·伽利莱首次尝试用科学方法解释光的运动。
他发现光速在空气和水中的传递速度不同，这个发现成为后来关于光速的研究的基础。
这也启发了光是波动的想法。
然而，特别相对论以后，爱因斯坦等人认为光应该由粒子组成。
他们认为光是由离散的能量微粒（即光子）组成的，而这些光子的行为和物质粒子非常相似。
爱因斯坦的理论广泛接受，但是许多物理学家并不同意光是粒子的观点。
在现代量子物理学中，人们更倾向于将光作为波动和粒子相结合的现象来解释。
这种解释方法被称为波粒二象性。
据此理论，光既可以看作是一种能够分散的波动，也可以看作是由多个离散的光子粒子组成的。
总之，关于光的本质的争论不断发展，但到目前为止，似乎没有一种观点能够完全解释光的本质。
然而，尽管我们对光的本质还有许多疑问和不解，我们已经成功地掌握了光的许多特性和用途，并且这些发现还帮助我们更好地了解和掌握自然界中的其他事物。
光的概念与本质
光的概念与本质葛葆安（天津市科学技术协会，天津300041）光，尤其从太阳发射的光和月球反射的光，给地球一一人类赖以生存的地方一一带来光明、冷暖和生机勃勃.阳光是人类生存环境的重要因素，因此太阳也曾是科学与宗教的争夺对象.真正引起早期的哲学家对光的重视，或许始于伽里略-牛顿年代.从此以后人类对光的关注始终没有间断过，产出的科学研究成果是丰硕的.从学科门类看，物理学工作者从“可见光”部分开始分别向两个相反方向的研究和发现大大拓展了我们对物理光学的知识，通常是根据频率（或波长）范围划分它们的称谓、性质和应用.同时，也扩大了物理学中光学的分支学科.1900年普朗克提出热辐射是“能量包”中发射和吸收的量子.1905年爱因斯坦发现普朗克的结论也适用于光，并用光量子描述光,近代研究表明：不仅只有可见光、红外线、紫外线是光，所有电磁能（例如高能射线、无线电波、微波等）也都是光，都是由光量子组成，并将它们通称为光子（古尔伯特•牛顿•路易斯提出）.1光的知识从目前知识看，光的概念既清晰，但又不能给出描述其本质的定义.它的本质是什么，并没有搞得很清楚.应该讲，对光子的认知仍然在研究中，它的家族太大了，成员扩展得太广了，需要时间、精力将它们一一搞清楚，前面的路仍是遥遥之途,从已知有关光的知识看D光的静止质量（牛顿定义的和爱因斯坦认知的质量）为零.但是，至今仍然有科学工作者利用现代测量仪器设备努力工作，并希望能够测出光子的静止质量[9T1],并认定它会是一个很微小的数值，但至今未能测得结果.或许是因为我们的实验设备精度和测量手段不足所致.这是一项挑战性很强的工作，应该继续下去.2）光是基本粒子，或许可以讲，相比许多已经被认知的基本粒子而言，它们是基本粒子族中相对最稳定的群体.3）光在真空中沿直线传播，其速度是个定值CQ3.0*108πι∕s,称谓光速.曾经有物理学工作者耗毕生精力测定它的精确值，此种精神值得业内人士敬佩.光速对人类而言或许是个门坎，也是一部分科学工作者跃跃欲试挑战的门坎. 4）光具有波粒二象性质，它们还可以表现为粒子（光子）.宇宙空间内它们是无处不在的，不断运动充满着整个宇宙.其实，微波背景辐射就是最好的证例，况且一百多亿光年外的光也能被我们观测到.5）光是个大家族，若以频率（或波长）划分，处于不同频率范围内的光子群体都拥有各自不同的、自己的独特性质.6）实验证实，光的谱线是不连续的，每份光子都是独立存在的.爱因斯坦将光描述为光量子，至于光量子内部的结构与性能的研究近乎空白.7）爱因斯坦从狭义相对论研究中发现“质量”与“能量”是等效的,作为相对论理论的推论，爱因斯坦对质能方程似乎没有更多说什么,仅从质能方程看，质量与能量之间应该具有“等值”的特征.而对每个光子而言，这个性质或许含有独特的意义，因为这个特性表现出光子的一些“本质”：每份光量子呈现出的是它含有多少“能量”的性质，至今没有测出它的质量就不足为奇了.从表象看，光子是不是有一层皮“在”包裹着这一份份的能量；或是每份能量“自己”都在独自地旋转着，像太阳系中的太阳一样，“不容易”发散自己的能量如果是前者，每份光量子都应有“皮”，光子中的能量被“皮”包裹着.随着技术的发展，光“皮”的厚度、质量应该被测量到的.如果是后者，每份光子的能量也可以慢而又慢地散发出来的，前提条件是:它们的周边环境温度（能量）比该光量子所拥有的温度（能量）低.这样看来，光子是以其内含能量划分它们的家族的.因此，将光量子或光子称为“能量包”更切真实.事实上，多项实践表明光子是以能量方式存在的，而且它们与其它物体之间的作用，通常也是以传递能量表明自己的存在和运作行为的.8）“光子”中可见光部位的光是一个特殊频段的光，除具有可视功能外，它们将光家族从自己身侧两旁分割成各自具有明显特征的两个分支：低频家族和高频家族.每个家族显现的各自特征如下：低频家族光子的“能量包”中的能量随频率降低（或波长增长）逐渐减少,红外线频段光子的能量包似乎比较容易“破裂”，将其所含能量以“热”的形式释放，传递给相遇的物体，此频段的热效应最强.电磁波频段光子的能量包以能量交换显示其特征，随频率降低，散发能量速度降低，则其传播距离增大.此频段另一特征是光子能量包的穿透能力比红外波段和可见光波段强，似乎尚未有实验和理论研究说明之.微波频段光子能量包应该是稳定的，从宇宙微波背景辐射充满星空且各向均匀，同时具有与黑体辐射一致的能量谱而言，似乎也可以说明它的稳定性质，就微波背景辐射的温度看，似乎已经没有比其更低的能量包传递自己的能量了.同样，目前尚未见有关研究报告.如是，这一族的光子是遵循物理热力学“嫡”增原理的.高频家族光子的“能量包”中的能量随频率增加（或波长减低）逐渐增大，紫外线频段光子的能量包能够按照其能量大小置换原子中不同能级的电子（光电效应）.随着光子能量包的能量增加，它的电离作用减弱，甚至不再明显，但是其穿透能力增强,是否由于光子能量包内能量增加，它们逸散能量的情况也会增多？从观测宇宙中射线到达地球表面的实验来看，只是距离地球较近的星体发生强烈爆发时才能观测到高频一族的存在，是不是表明它们确实出于尚不为我们所知的原因在行进过程中发生过能量“逸散”.如是，这一族的光子也是遵循物理热力学“病”增原理的.可见光家族光子的“能量包”中的能量介于低频家族与高频家族之间，其频率范围在家族中部，也是随频率改变能量，从红光至紫光逐渐增强.这个家族是很特殊的一族，是人类感知最早的一族，是对地球上生物世界影响最大的一族，也是人们研究时间最久远、最深入的一族•从目前研究成果看，这一族光子的“能量包”在发散过程中是永恒的，似乎不会逸散自己“包”中的能量,如是，似乎这一族光子是不遵循物理热力学“嫡”增原理的.2实验确定光子是否遵循“病”增原理光的家族中的光子是不是都遵循物理热力学“病”增原理的研究尚不深透，这与对光子的内部结构和运行机制的研究相对缺乏有关，也与它们静止质量为零和运行速度为c有关联，给研究工作带来困难.近年来，除有物理学者努力测定光子是否“有”质量外，研究电磁作用力的本质及在加速器内让光子相互撞击的实验也在进行中，物理学者对光的本质的探索从未停止过.多年来，物理学界已经有共识，在遵循爱因斯坦广义相对论条件下，有理论证明，在特定环境中，如在形成当今宇宙初始的“奇”点中，当前的物理学原理、定律将会失效•而且目前正高速膨胀的宇宙会在未来某个时刻开始收缩，再次回到“奇”点，新的宇宙将会重新开始.因此，在“脉动”的宇宙中，当今认知的物理学公理、定律，包括“病”增原理似乎并不重要，“宇宙”也似乎不会迎来物理热力学第二定律认定的“热寂”.目前，物理学原理、定律尚未失效情况下，光子的家族是否遵循“炳”增原理应是物理学研究中重要课题，不仅仅因为它们对我们生活的影响无处不在，也是由于它们遍布宇宙空间，无所不在地影响着我们千百年来对宇宙窥探其奥秘的愿望.自1928年，哈勃观测到星系光谱出现红移结果后，用多普勒效应解释所观测的星系都朝着与地球相反方向运动后，很快兴起的大爆炸理论被认定是主流理论，虽然多年来不同意见很多，但是并没有能够撼动大爆炸理论.当初哈勃似乎并没有考虑过光子在宇宙空间传播过程中会发生能量逸散的情况，似乎也没有考虑到它们也是应该遵循热力学炳增原理的，并可能导致红移.大爆炸理论导出宇宙在膨胀，远处星系正以超过光速的速度远离地球的结论.本文下一段中建议的实验，目的是证明光也是遵守炳增原理的，频率（或波长）由于能量的逸散，在宇宙空间运行过程中会产生微小变化的.如果光不遵守病增原理的话，太空的景色会不一样.利用实验做判断并得出结论，相信不仅结论应该是肯定的：遵守，而且实验还可以确定逸散的速度，这个结果也是至关重要的.可见光一族的光子“能量包”是否遵循“病”增原理应由可操作的实验来确定.例如：1）建成类似宇宙空间的环境，将单一的弱、强激光束分别通过此空间，观测其频率（或波长）是否发生（微微）变化；2）在上述环境中，调整环境温度（温度指在4k度附近调整），测量激光束光压是不是发生改变；3）利用现代空间技术，在空间站与卫星之间或在空间站与月球、火星表面地面站做上述实验.3结论总之，可见光一族的光子在经历了上百亿光年的行程中，其“能量包”内的能量是否存在着“逸散”部分能量的问题，应该是研究光学的物理学者有兴趣的问题，也是确定它们是否不遵守炳增原理，永存宇宙空间的独特一族.此项研究工作对宇宙大爆炸理论也是重要的，该理论是基于哈勃对遥远星系观测时发现到光的红移，似乎也是认定可见光的光子能量（能量包）是守恒的，红移是星系高速与地球远离的结果.。
关于光的科学知识
关于光的科学知识光是一种普遍存在的自然现象，也是我们生活和工作中不可或缺的重要元素。
当谈论“关于光的科学知识”时，我们必须深入探讨光的本质、特性及其在生活中的应用。
第一步：理解光的本质光是电磁波的一种，可以传播在空气、真空等媒介中，其波长大致在400-700纳米之间。
光速是目前已知宇宙中最快的速度，为每秒299792458米。
光可以用多种方法产生，如太阳辐射、人造光源、化学反应等等。
在行进过程中，光可以产生反射、折射、干涉等现象。
由于其波粒二象性，光也具有粒子特性。
第二步：认识光的特性光具有许多特性，其中最基本的是亮度（强度）、方向和颜色。
亮度是指光的强度。
对于人眼来说，强度越大，色彩越鲜艳，亮度也越高。
颜色是指光的波长和频率，我们可以通过波长和频率的组合产生不同的颜色。
光的方向是指光线的传输路径，包含发生反射、折射、散射等现象，对于光的传送和应用具有重要的意义。
第三步：探究光在生活中的应用光在我们的生活和工作中有着不可或缺的应用。
例如在医疗技术中，人们可以利用光线特性进行诊断和治疗，比如X光和激光治疗等。
在通信技术上，利用光的高速传输特性，发展出了光纤通信技术，实现了信息传输的高效和高速。
在室内布光设计中，人们利用光的亮度和颜色特性，通过科学的灯光设计来创造舒适、高效的空间。
在相机摄影技术中，人们通过光的反射和聚焦特性，捕捉到了许多生动的视觉影像。
综上，光的科学知识对于我们的生活和工作有着非常重要的应用价值。
通过深入探究光的本质、特性及其应用，我们可以更好地理解和利用光的神奇力量，实现更好的科技创新和发展。
理解光的本质学习物理揭示光学现象的背后原理
理解光的本质学习物理揭示光学现象的背后原理在现代物理学中，光是一种由电磁波组成的能量形式，它给予我们视觉的能力。
然而，光的本质是什么？这是一直以来困扰着科学家和学者们的问题。
通过学习物理，我们可以揭示光学现象背后的原理，并更好地理解光的本质。
首先，光的本质可以从粒子理论和波动理论两个不同的角度来理解。
这两种理论都可以用来描述光的特性和行为。
从粒子理论的角度来看，光被看作是由一系列粒子组成的，这些粒子被称为光子。
光子具有能量和动量，能够以极快的速度传播。
根据爱因斯坦的光电效应理论，光子的能量与其频率成正比。
这种粒子理论可以解释光的反射、折射和干涉等现象。
另一方面，从波动理论的角度来看，光被视为一种电磁波，具有波长和频率。
根据麦克斯韦方程组，光是由电场和磁场交替变化而产生的。
这种波动理论可以解释光的干涉、衍射和色散等现象。
实际上，光既具有粒子性又具有波动性。
这个悖论是在20世纪初由物理学家们通过实验证实的。
例如，通过杨氏实验，我们可以观察到光的干涉条纹，这是在波动理论下得到的结果。
然而，当我们使用光子探测器时，我们发现光的行为更接近于粒子理论的预测。
除了光的粒子-波动二象性外，光还具有其他一些特性和现象，如偏振、折射和反射等。
光的偏振是指光波在传播过程中振动方向的特性。
光波可以是线偏振、圆偏振或者无偏振的。
这一特性在光学器件和通信技术中有着广泛的应用。
当光从一种介质射入另一种介质时，会发生折射现象。
根据斯涅尔定律，光的入射角和折射角之间存在一定的关系，这解释了为什么光在透明介质中会发生折射。
而当光遇到界面时，会发生反射现象。
根据反射定律，入射角和反射角互为相等。
这一原理在反光镜和镜子的制造中起着重要的作用。
此外，光的干涉现象也是光学中的重要现象之一。
干涉是指两个或多个光波相遇时相互干涉产生的明暗条纹。
干涉现象在光学仪器和干涉测量中有着广泛的应用。
总结起来，通过学习物理，我们可以深入理解光的本质及其背后的原理。
论牛顿与惠更斯对光的本质看法与为什么各认识一部分
论牛顿与惠更斯对光的本质各执一端摘要：光的本质是什么？多年来人们先后提出一些不同的模型, 试图从理论上加以解释。
17世纪人们对光的本质认识的两大流派：微粒学说和波动学说，两位主要代表人物牛顿和惠更斯对光的本质有不同的认识。
本文运用自然辨证法分析了两位伟大的科学家对光的认识各执一端的原因。
首先分析了两大流派的产生，其次分析了代表人物牛顿与惠更斯对光的本质的认识与争论，然后运用自然辩证法分析其原因，最后对运用自然辨证法指导我们的科研进行了总结。
关键字：牛顿，惠更斯，光的本质，辩证法一、微粒说和波动说的提出光是一种微粒流的观点起源于古希腊公元前6世纪至公元前4世纪的毕达哥拉斯（Pythagoras）、德漠克利特((Dermocritus)等人提出物体发射微小粒子进入人眼引起视觉,这是粒子说的萌芽。
1637年笛卡儿（Descartes）在《屈光学》一书中首先明确提出光是机械微粒的观点, 他认为光是由大量而细小的弹性粒子所组成的。
牛顿（I.newton）是主张微粒说的主要代表。
1740年他在《光学》一书中指出“光是发光物体所传播出来的某种与以太振动不同的东西,......可以想象光是一种细微的大小不同的而又迅速运动的粒子.这些粒子从远处发光体那里一个个地发射出来‘”他还认为光粒子遵守力学定律, 它们在真空或均匀介质中由于惯性而作匀速直线运动.光的微粒说较好地解释了光的直线传播定律, 影的生成及光的反射定律也可以解释光的折射和双折射现象, 这在当时的历史条件下取得了成功。
光的波动产与微粒说相伴而生。
1660年意大利物理学家格里马耳迪(F.M.Grimaldi)首先提出了光的披动观点, 胡克(R.HOOke)在《显微术》一书中也明确提出光是一种振动”在均匀介质中这一运动向各个方向都以相等的速度传播着,"他受石子投入水中所形成水波的启发, 认识到发光体的每一个振动形成一个球面向四周扩展, 而且射线和波面交成直角.他还把波面的思想用于对光的折射现象中, 提出了薄膜颜色的成因是由于光在两个界面反射、折射后, 超前落后的两束光所形成的强弱不同的叠合。
“光的本质”之争
“光的本质”之争光的本质一直是物理学者和哲学家们探讨的焦点问题之一。
自古以来，人们都对光的本质及其在自然界中所起的作用充满好奇和研究兴趣。
而随着科学技术的发展和人们对自然规律认识的不断深入，有关光的本质的争论也愈发激烈。
在光的本质之争中，波动说和粒子说是两种主要的观点，分别代表了不同的科学思想和理论观点。
波动说认为光是一种波动现象，在特定的条件下会表现出波的特性，比如衍射、干涉等现象。
波动说的代表人物有赫兹、惠更斯、杨振宁等著名的科学家。
而粒子说则认为光是由一种微粒组成，具有自己的特定质量和能量，这一观点主要由爱因斯坦、光子理论的提出者康普顿等科学家所支持。
波动说和粒子说的争论，也被称为光的本质之争，旷日持久，各有支持者。
波动说的支持者认为，光在特定条件下会表现出波的特性，特别是在双缝干涉实验中，光的波动特性表现得淋漓尽致，这是波动说的有力证据。
泛泛而谈的双缝干涉实验是一个基础性实验，其实验结果直接支持波动说，并成为波动说的有力证据之一。
粒子说的支持者则认为，光的行为在某些情况下表现得更像一种粒子。
比如在光电效应实验中，光的粒子说可以较好地解释实验现象，这是粒子说的有力证据。
粒子说还可以解释光的光强度与频率的关系，以及光子在光散射等现象中的行为，这些都是支持粒子说的重要证据。
光的本质之争，实质上也是对物质论和事物本质的深刻思考。
在古希腊时期，柏拉图和亚里士多德就对“物质是由离散的微粒构成”和“物质是一种连续流动的本质”这两种不同的观点进行过探讨。
这一争论一直贯穿于整个物理学的发展历程中。
在19世纪的欧洲，光的本质争论也引起了众多物理学家的关注。
备受推崇的波动说和粒子说在实验上均有其合理性，并且都可以解释光的很多现象。
但是在量子力学的发展过程中，爱因斯坦提出了光子的概念，从此开启了粒子说的重要阶段。
随着科学技术的不断进步，越来越多的实验结果表明，光在不同的条件下会表现出不同的特性，这也使得人们不断加深对光的本质的理解。
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我们知道，问题是科学研究的灵魂，
贯穿于科学研究的整个过程。
所以，没有
问题，就没有科学研究。
我们探讨科学问
题的本质，就是希望从理论上把握问题的
特征，为我们进一步发现和提出科学问题
打下坚实的理论基础。
毛泽东指出：“问题就是事物的矛盾，
哪里有没有解放的矛盾，哪里就有问题。
”
［１］问题就是矛盾道出了问题的本质，科学
问题也不例外。
英国科学哲学家波普也认
为“问题就是矛盾，就是不一致。
”［２］
不仅如此，波普还把矛盾看做是科学问题
产生的源泉，他认为：没有矛盾，没有批
判，也就不会有问题的产生，就没有改变
我们的理性动力，也就不会有理智的发
展。
批判必须要指出矛盾，不论是被批判
理论中的矛盾，理论与其他理论之间的矛
盾，或者理论与确定事实之间的矛盾，确
切些说是理论与一定的事实陈述之间的矛
盾。
矛盾在思想发展中是重要的，它就像
批判一样重要。
波普的论述，不仅强调了
问题的本质就是矛盾，也给我们指出科学
问题矛盾本质的表现形式，具体来说，科
学问题是通过以下方式来体现自己的矛盾
本质的：
一、事实与事实之间的矛盾
我们知道，科学事实的表现形式虽然
是主观的，但它所包含的内容却是客观
的，也就是说它们都是客观存在的，但这
种客观存在反映到我们头脑中，就产生了
矛盾。
例如人们对光的认识就是这样。
在长
期的生活中发现，光是沿着直线前进的；
光会反射、折射、透射。
但是１６５５年，意
大利波仑亚大学的数学教授格里马第首先
发现了光的衍射现象。
据此他推想光可能
是与水波类似的一种流体。
这与人们日常
中见到的关于光直线传播的经验产生了矛
盾，这样，光的反射、折射现象和光的衍
射现象产生了矛盾。
一般来说，只要是事实，尤其是经
过科学整理和鉴定的科学事实，它们都是
客观的，是没有问题的，但只要我们把它
们联系起来考察的话就产生了问题，而这
种问题往往是因为支配我们头脑的理论的
缺失或缺陷造成的。
也就是说，事实与事
实之间矛盾的背后，就是支配科学家行为
的背景理论知识，如何对待这些矛盾呢，
不同的科学家采取了不同的策略。
二、事实与理论之间的矛盾
任何科学问题，都是在一定背景知识
下提出的，而作为背景知识的科学理论有
它的局限性，当发现了理论不能解释的新
现象时，它就面临诘难和挑战。
１６７２年，伟大的牛顿在他的论文《关
于光和色的新理论》中初步建立了光的
“微粒说”，令人满意地说明了光的直进、
反射和折射现象。
但是却不能解释当时人
们发现的“干涉现象”和“双折射现象”。
与牛顿同时代的荷兰著名天文学家、
物理学家和数学家惠更斯认为，光是一种
机械波；光波是一种靠物质载体来传播的
纵向波，传播它的物质载体是“以太”。
根
据这一理论，惠更斯证明了光的反射定律
和折射定律，也比较好地解释了微粒说所
不能解释的光的衍射、双折射现象和著名
的“牛顿环”实验。
但是光如果是一种波，
它应该同声波一样可以绕过障碍物、不会
产生影子；冰洲石的双折射现象说明光在
不同的边上有不同的性质，波动说无法解
释其原因。
因此从１７世纪科学认识所能达到的
高度看，无论是牛顿的微粒说还是惠更斯
的波动说都只能解释部分光学现象，他们
提出的理论都与部分事实相矛盾，当时的
科学家没有从这种理论与事实的矛盾中汲
取创新的动力和思路，而是做出了要么牛
顿是对的，要么惠更斯是对的选择。
由于
牛顿对科学界所做出的巨大贡献，加上惠
更斯和胡克的去世，波动说后继无人，整从人们对光的认识看科学问题的本质
单天明
中国医科大学社科部 １１０００１
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－８９７２．２０１１．１．００６
个十八世纪，几乎无人向微粒说挑战，也很少再有人对光的本性作进一步的研究。
三、理论与理论之间的矛盾
十八世纪末，在德国自然哲学思潮
的影响下，人们的思想逐渐解放。
英国著
名物理学家托马斯・杨开始对牛顿的光学
理论产生了怀疑。
有了怀疑，就有了批判，
有了怀疑和批判，科学就获得了发展和进
步的动力，于是关于光的波动说和微粒说的斗争在沉寂了近１００年后，重新焕发了
生机。
１）双缝干涉实验使波动说焕发生机
杨氏于１８００年写成了论文《关于光和
声的实验和问题》。
在这篇论文中，杨氏把
光和声进行类比，因为二者在重叠后都有
加强或减弱的现象，他认为光是在以太流
中传播的弹性振动，并指出光是以纵波形
式传播的。
在经过百年的沉默之后，波动
学说终于重新发出了它的呐喊；１８０１年，杨氏进行了著名的杨氏双缝干涉实验，从
而证明了光是一种波。
光学界沉闷的空气
再度活跃起来。
２）光的偏振现象使微粒说起死回生
１８０９年，马吕斯在试验中发现了光的
偏振现象。
在进一步研究光的简单折射中
的偏振时，他发现光在折射时是部分偏振
的。
因为惠更斯曾提出过光是一种纵波，而纵波不可能发生这样的偏振，这一发现成为了反对波动说的有利证据。
１８１１年，布吕斯特在研究光的偏振现象时发现了光的偏振现象的经验定律。
光的偏振现象和偏振定律的发现，使当时的波动说陷入了困境，使物理光学的研究更朝向有利于微粒说的方向发展。
３）电磁理论使波动说完美大成１８６５年，英国物理学家麦克斯韦建立起完整的电磁理论。
他发展了光的波动说，用光的电磁理论代替光的机械波理论，指出光也是电磁波。
这样，就为光现象建立了全面、完整、严谨的理论。
１８８７年，赫兹通过实验探测到了电磁波，出色地证实了麦克斯韦理论的正确性，此后光的波动说居于绝对的统治地位。
４）光电效应使微粒说重获新生同样在１８８７年，赫兹在证实电磁波的同时，发现光电效应，此后科学家又发现了热辐射、光谱、康普顿效应等现象，在解释这些现象时，波动说遇到了困难，而微粒说却能较好地解释这些现象。
在这场物理学革命中，普朗克首先用能量子假说解释了黑体辐射实验，之后，爱因斯坦用光量子理论成功解释了光电效应，接着波尔用光的量子论解释了原子光谱。
一系列量子理论的杰出表现，意味着过去被彻底推翻了的牛顿微粒说开始复活，而光的波动说却暂时退到了后台。
５）波粒二象性光的完美统一１９０９年，爱因斯坦在出席德国自然科学家协会第８１次会议时，作了题为《论我们关于辐射本质和结构的观点的发
展》的报告，其中提到“我认为，理论物理学发展的最近一个阶段，将给我们提供一种光的理论，这一理论可以被理解为波动理论和微粒说的一种统一”。
爱因斯坦明确提出了光不但有波动性，也有粒子性。
这就是光的本性——波粒二象性。
光在传播时显示波动性，在与物质相互作用而转移能量时显示粒子性，两者不会同时出现。
到这个时候，波动说和微粒说总算画上完美的句号。
但是，受到波粒二象性
的争论的影响，德布罗意提出了物质波，之后经过海森堡、薛定谔、波恩和狄拉克等人的开创性工作，终于在１９２６年形成完整的量子力学理论，由此引发了一系列划时代的科学发现与技术发明，对人类社会的进步和发展做出了非常重要的贡献。
四、科学问题的矛盾性通过以上的分析，我们可以清楚地看到科学研究的过程就是发现问题、分析问题和解决问题的过程，其实质就是发现矛盾、分析矛盾和解决矛盾的过程，而在具体的科学研究过程中，主要是通过事实与事实之间的矛盾、事实与理论之间的矛盾以及理论与理论之间的矛盾表现出来。
在关于光的研究中，正是这些矛盾推动人们
关于光学认识的发展和进步，从光学的发展史中，我们可以清楚地看到这点，无论是波动说还是微粒说，每一次诘难、批判，对它们来说，都是一次机遇，都有一次发展。
所以在科学研究中，我们要从被动地承认矛盾、无奈地接受矛盾的过程中解放出来，转变为主动地去发现矛盾、积极地去解决矛盾的探索过程。
最后，问题的本质就是矛盾，而矛
盾是不可穷尽的，所以问题是层出不穷的。
爱因斯坦在１９５１年曾这样总结他的探索：“整整５０年有意识的思考还没有使我更接近‘光量子是什么’的答案，当然今天每一个不老实的人认为他知道答案，但他是在欺骗他自己。
对于光量子我们至少还可以提出这样的问题：光量
子究竟还有没有内部结构？光子还能不能再分？光子到底有没有静止质量？科学迫使我们创造新的观念和新的理论，它们的任务是拆除那些常常阻碍科学向前发展的矛盾之墙，所有重要的科学观念都是在现实与我们的理解之间发生剧烈冲突时诞生的，这里又是一个需要有新的原理才能求
解的问题”。
［３］
爱因斯坦的这段话也深刻地揭示了科学发展和进步的否定之否定的曲折过程。
因此我们要时刻牢记，问题就是矛盾，矛盾就是机遇。