结合前文所说的 单电子双缝实验 并按照冯诺依曼 意识导致波函数坍缩 的有力论证，我们可以进一步推断，假如意识导致波函数坍缩，使得量子叠加态坍缩为经典本征态，那么意识需要满足以下几个条件方能成立：
如果是意识导致波函数坍缩，导致被波函数描述的量子叠加态（众多本征态的叠加）随机坍缩为其中的某个经典本征态，那么很显然的是，意识首先得接触量子叠加态，和它产生相互作用。 根据量子力学，波函数所描述的量子叠加态并非处于经典的三维物理空间，而是处于一个抽象的多维数学空间，那么这意味着意识也必定要在这个抽象数学空间有自己的抽象存在方式，如此才能和抽象的量子叠加态发生相互作用。 我们也可以把这个高维的容纳量子叠加态的抽象数学空间称为量子空间，而容纳经典本征态的三维物理空间则称为经典空间。
以上是意识波粒二象论证当中一个关键核心，它看起来很简单，而且逻辑也相当清楚，但是要做出这个关键性的突破却绝非易事，因为它需要放弃旧有的实在观和时空观，在哲学上作出新的突破。也正是由于爱因斯坦、薛定谔和玻尔等量子力学的早期创建者们在哲学认识上的陈旧，导致他们犯下了一些严重认识错误，产生了很多争论，也使得量子力学至今面临很多疑难。要解决量子力学疑难，无疑的必须要有新的的哲学观念。
当电子在不被观察测量的情况下，是在一个无穷维的数学抽象空间按照薛定谔波动方程演化，这个数学空间被称为希尔伯特空间，它是三维欧几里得几何空间向无穷维的推广，公式中的 h 是约化普朗克常数，而Ψ（读作psai）就是最为神秘的波函数，它的物理意义连薛定谔自己都茫然，至今物理学对此也是争议不休。薛定谔波动方程就像牛顿第二定律一样，只要给出波函数Ψ（x，0）适当的初始条件，就能计算出以后任意时刻的波函数Ψ（x，t）的值，物理系统的状态完全由波函数所确定。薛定谔波动方程是量子力学里面最核心的方程，保罗狄拉克形容这个方程包含了所有的化学和大部分的物理学，它是量子力学也可以说是整个物理学的王冠。
薛定谔在自己的论文里特别的写到：“我一再地提醒大家注意，波函数是不能够也不应该直接以三维空间里的术语来解释。尽管单电子问题在这里似乎很容易迷惑我们——因为总体来讲波函数是一个存在于位形空间的函数，而不是一个真实空间里的函数 [1] 。”国内著名的北大物理学教授曾谨言也在自己编写的量子力学教材中说：“多粒子体系波函数的物理意义进一步表明：物质粒子的波动性并不是在三维空间中某种实在的物理量的波动现象，而一般说来是多维位形空间(configuration space)中的概率波。 [2] 。”
波函数以及对应的量子叠加态是量子力学里面最让人迷惑的概念，因为它不是任何我们日常经验当中所观察到的水波等实体性的物理波，它没有确定的物理量，甚至根本就没有出现在真实的三维物理空间上。根据波恩的概率解释，波函数并非三维空间的物理波，而是一种在抽象空间弥散演化的概率波，我们仅仅能根据薛定谔方程计算出粒子在空间某微小区域内出现的概率密度。
如果没有被测量，类似电子这样的微观物体根本就不在真实的三维空间上，而宏观物体是微观物体组成的，既然微观粒子没有我们通常认为的三维物理空间上的客观实在性，那么任何由微小物体组成的宏观物体同样也不应该有三维物理空间上的客观实在性。
库马尔在自己的书中写到：“尼尔斯玻尔不久后就论证，在做出观察或测量之前，像电子这样存在于微观物理学中的物体，并不存在于任何地方，在两次测量之间，除了存在于波函数的抽象可能性之中，它并不存在于其他地方，只有在进行观察或者测量，当一个可能的状态成为实际状态时，波函数消失，所有其他可能性的概率变为零 [4] 。”他又说：“在没有观察的情况下，玻尔认为，客观现实性并不存在。依据哥本哈根解释，一个微观物理的物体没有本征性质。在电子进行观察或测量确定他的位置之前，电子根本不存在任何位置。在它被测量之前没有速度或其他物理属性。在测量前问电子的位置在哪和速度多大是没有意义的。量子力学不承认有独立于测量的物理现实存在，只有在测量行动中电子才成为真实的，没有观察到的电子不存在。”
需要注意的是，“没有观察到的电子并不存在”并非是一个严谨的表述，类似含糊其实也是错误的描述也被其他科学家所重复，比如量子化学家H·Primas总结量子力学的哥本哈根解释时提到：“只有测量结果可以被认为是真实的，纯量子态是客观的但不是真实的 [5] 。”甚至连玻尔本人也有类似的认识，按照玻尔本人提倡的极端说法，凡是不能测量的现象就没有客观的存在：“不存在量子世界，只存在一个抽象的量子物理描述。以为物理学的任务是发现自然是如何的，那是错误的。物理学关心的是我们能够对自然说些什么 [6] 。”创建量子力学的另外一位重要物理学家，不确定原理的提出者沃纳·海森堡也说：“希望有新的实验能使我们返回到时间和空间上客观的事件，大概就像希望在没有探测过的南极区域找到世界的尽头一样，完全是梦想 [7] 。”也正是由于玻尔等人的哥本哈根解释对客观现实性的否定，引起了爱因斯坦对量子力学的严重不满，同玻尔展开了长达几十年的辩论。1950年，爱因斯坦写道：“量子力学的核心，更多的不是因果论问题，而是现实性问题。”他在1952年祝贺路易斯·德布罗意60岁生日的文章中谈到：“像物理体系的实在状态这样的事是存在的，它不依赖于观察或测量而客观地存在，并且原则上是可以用物理的表述方法来描述。当然究竟应当采用什么合适的表述方法和基本概念呢？在我看来，现在还不知道 [8] 。”库马尔总结道:“爱因斯坦无法接受的是玻尔的观点中缺少了独立的客观现实，而不是概率的存在（上帝掷骰子）。因为他认为，量子力学不能像玻尔所宣称的那样成为自然界的基本理论 [9] 。”
在这场争论当中，爱因斯坦和玻尔都犯下了各自的错误，爱因斯坦坚持的强客观实在，即在不被测量的情况下，物体仍然有确定的物理量和空间位置，这已经被证明和量子力学的方程以及实验结果有冲突，但是玻尔否定量子世界的客观真实性也同样是不成立的，如果波函数或者量子态不是真实的，只是一种数学工具，那么它又怎么可能产生出真实的物理实在呢？要知道 三维空间中真实的物理实在是单一的确定的经典本征态而构成，而经典本征态则是量子叠加态（波函数）的坍缩，它是来源于量子态（波函数）的。如果我们否认波函数和量子态的实在性，那么我们就不应该承认任何物理实在，实在不可能来源于非实在 。尽管极端的反实在论在哲学上有少数哲学家支持，但是它和以实在论为基础的科学是严重冲突的。就如爱因斯坦所说：“相信有一个离开知觉主体而独立的外在世界，是一切自然科学的基础。” [10]
也有一些物理学家坚持波函数和量子态的实在性，概率波解释的提出者波恩在1949年的论文中写到：“概率波，甚至是3n维空间中的概率波（n表示粒子的个数），应当看作真实的东西，当然不只是作为数学计算的工具 [11] ”，张永德教授也详细论证道：
实际上粒子在没有被观察时，只是并非我们以为的那种三维空间内的有确定物理量的具体物理实在，而是一种客观的抽象数学实在。关于波函数的实在性，彭罗斯曾经这样说：“对一个量子系统，如果我们相信其中有些东西是一种实际的存在的话，那么我认为只能是描述量子实在的波函数，如果不存在量子实在，那也就不存在任何层面上的实在了。在我看来，全盘否认这种实在毫无意义” [13] 。但是如果波函数是一种客观真实，波函数所属的多维希尔伯特空间也是客观真实，那么我们面临一个难题，希尔伯特空间以及该空间上的态矢量（波函数）只是数学家在头脑当中主观构建出的模型，怎么可能是真实呢？
在此，我们需要拓展我们的实在观念，实在并不是仅仅包含了我们经验感知的具体物理实在，也包含了先验的抽象数学实在。数学不仅仅是一种发明，更是一种发现；数学对象不仅仅是一种抽象描述，更是一种客观实在。就像数学家哈代所说：“我认为数学实在存在于我们之外，我们的作用是去发现它或观察它，那些被夸张地描述成我们的创造物的定理，仅仅是我们观察的记录 [14] 。”
数学实在是一种更根本的实在，我们观察感知的物理实在其实是它的有限投影。 数学实在是第一性的，物理实在是第二性的，并不是抽象数学形式描述了具体物理现象，而是具体物理现象映射了抽象数学结构 。从毕达哥拉斯到柏拉图，再到当代的哥德尔和彭罗斯等哲学家、数学家以及物理学家所坚持的数学实在论，无疑是非常深的洞见。所以没有确定物理量的波函数和量子态是一种并不等同于具体物理实在的抽象数学实在，而并非仅仅是一种数学描述。我所认为的数学实在不仅仅是柏拉图所认为的静态的、单一不变的数学对象，也包含了抽象数学结构以及它的动态演化，这是一种新的数学实在论。
根据量子力学，电子是存在的吗？斯坦福大学物理学教授，欧洲粒子物理学奖获得者赵午先生围绕这个问题给出了更精准的回答：
彭罗斯说：“数学形式的存在方式与物理世界中各种对象（如桌椅）的存在方式不同。它们没有空间位置，也不在时间中。客观存在的数学客体必须被当作与时间无关的对象 [16] 。”以往的数学实在论面临一个极大的认识论难题，即如果数学对象是一种先验的实在，而这种实在肯定处于物理时空之外，可是物理时空之内的我们如何去认识必定是物理时空之外的抽象数学对象呢？这个问题由于我的意识波粒二象思想以及二象性时空观念的提出，从而被轻松解决。 物理时空之内的自我其实只是我们所感知到的经验自我，它绝非自我的全部，在物理时空之外还有先验自我 ，也就是我所说的先验的波性意识。它确实处于四维物理时空之外，但属于无穷维数学时空之内，它可以不借助于经验而直觉性的获得对数学时空之内的数学对象和数学真理的认知，它和数学实在本身其实是一体性的，故而能够产生对数学实在的先验性的直觉认知。先验的波性意识可以整体性的直含内涵无穷性特征的抽象数学结构，这就可以解释对无穷的数学直觉是如何产生的，而这是经验主义根本不可能解释的，因为经验里不可能有无穷的存在。
量子力学是对爱因斯坦坚持的强客观实在的否定，而绝非对客观实在的彻底否定。爱因斯坦坚持的强客观实在是指存在一个独立于自我主体之外的经典物质世界。物体不被观察时，依然有确定的物理量，真实客观的存在于局域的三维空间之上；杯子即便不被观察，依然以我们所观察的形态而客观的存在于桌子上；月亮即便不被观察，依然以我们所观察的形态高悬于天空。这是我们几乎所有人的经验常识，也是经典物理的基本观念，这里的客观实在是一种经典实在并且处于真实的三维物理空间之上。然而量子物理却对我们基于经验常识所建立起的经典实在观提出了有力的质疑，但是绝没有彻底否定客观实在，因为在量子物理里，波函数以及量子态都毫无疑问是客观真实的。波函数其实是一种弱客观实在，这种实在并没有出现在三维物理空间上，没有确定的物理量，这意味着我们要对我们根据观察经验而在头脑中构建出的强客观实在进行彻底的革新。世界并不是经典物理所描述和我们的经验常识所认为的那样，存在一个和观察者无关的真实客观的三维物理世界。我们既不能认为月亮是以我们观察的样子客观的存在于天空之上，也同样不能彻底否认月亮的客观实在性，这二者都无法严格的逻辑证明，强客观实在和无客观实在都是极端，一个以数学实在和数学空间为基础的弱客观实在才是更加合理的。数学空间和数学实在表面似乎只是数学家的想象之物，而物理空间和物理实在才是能够被观察到的实在，然而经过严格的理性审视，我们应该面对这样的事实：“眼见未必是实，想象未必是幻。”
戴维·艾伯特(David Albert)教授也有一段很精彩的描述：
戴维·艾伯特教授说三维物理空间是不知何故涌现出来的假象，我认为 导致三维空间涌现出来的真正原因正是波性意识的不间断观察而导致波函数的多次坍缩进而聚合而成 ，它并非完全真实的，因为无限广延的经典三维空间实际是意识根据波函数坍缩后产生出的经验性认识而假定出来的，故并非完全客观的，但它也绝非完全虚假的，因为它其实是无穷维的抽象数学空间的三维化投影，反映了数学空间的部分内在结构特征。据此我们也可以逻辑推断出， 并非很多粒子或者宏观物体共同性的客观存在于经典三维空间中，而是每个经典粒子都是高维实在（波函数）在意识作用下产生出的投影，它们有自己各自的三维属性（相当于三维坐标信息），不同粒子的三维信息被意识读取并整合以后（先验自我的智性统觉），产生出了物质客体共同存在于经典三维空间中的错觉。被观察的客体如此，观察主体其实也是，不同的观察主体共同的存在于三维空间当中也是错觉，它同样也是意识假定出来的。
波函数的连续性演化产生出无穷维的抽象数学空间，波函数的非连续坍缩产生出三维物理空间。前者是连续性的，后者是非连续性的，二者互斥又互补，这就是空间的二象性，加入时间以后，即二象性时空，它是一种革命性的新时空观念，而意识则是两种时空实现转化的关键。只有借助于这种新的二象性时空观念，才能更好的解决波粒二象涉及的诸多难题。当我们真正理解了这种二象性时空以后，我们才会认识到其实所有物质的相互作用和包括宇宙大爆炸在内的所有“客观”物理事件都是发生在抽象数学空间而绝非我们以为的三维物理空间，三维空间只是投射出事件的结果而已，就如屏幕上显示出的图像，这将给我们带来对时空和宇宙的全新理解。
当我们明确了两种空间，一种是坍缩之后的经典本征态聚合的三维物理空间（经典空间），一种是量子叠加态构成的抽象数学空间（量子空间）之后，然后根据冯诺依曼所说的只有意识才能导致波函数坍缩，导致量子叠加态坍缩为经典本征态的重要观点，我们将必然可以逻辑推断出意识一定具有处于抽象空间的抽象存在方式，才可以和抽象空间的物质量子态发生相互的耦合作用，这是意识波粒二象性论证最为关键的第一步。
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※意识波粒二象的完整论证 ※天行新学的核心思想简述 ※先验自我论证:对认知的理性考察 ※新学开山之作:《万物一理》序言 ※天行新学:引领人类的普世新思想
参考文献：
光和微观粒子的波粒二象性如何统一的问题是人类认识史上最令人困惑的问题 ，至今不能说问题已经完全解决（物质的结构是核式的，原子如此，光子、电子、质子、大到天体都有自己的核心，都有绕核心运动的物质存在，每个核式结构体在运动中由于核式结构的特点，都做具有波动的直线运动，都有测不准的因素存在，都有量子化的物理特征，各有能级的存在，各有特定的能量吸收才可以发生跃迁。张各高中物理教师提出的自己的观点，欢迎指正）1926年M.玻恩提出概率波解释，较好地解决了这个问题。按照概率波解释，描述粒子波动性所用的波函数Ψ(x、y、z、t)是概率波，而不是什么具体的物质波；波函数的绝对值的平方｜ψ｜2＝ψ*ψ表示时刻t在x、y、z处出现的粒子的概率密度，ψ*表示ψ 的共轭波函数。在电子通过双孔的干涉实验中，｜ψ｜2＝｜ψ1＋ψ2｜2＝｜ψ1｜2＋｜ψ2｜2＋ψ1*ψ2＋ψ1ψ2*，强度｜ψ｜2大的地方出现粒子的概率大 ，相应的粒子数多，强度弱的地方，｜ψ｜2小 ，出现粒子的概率小，相应的粒子数少，ψ1*ψ2＋ψ1ψ2*正是反映干涉效应的项，不管实验是在粒子流强度大的条件下做的，还是粒子流很弱，让粒子一个一个地射入，多次重复实验，两者所得的干涉条纹结果是相同的。
在粒子流很弱、粒子一个一个地射入多次重复实验中显示的干涉效应表明，微观粒子的波动性不是大量粒子聚集的性质，单个粒子即具有波动性。于是，一方面粒子是不可分割的，另一方面在双孔实验中双孔又是同时起作用的，因此，对于微观粒子谈论它的运动轨道是没有意义的。
由于微观粒子具有波粒二象性，微观粒子所遵从的运动规律不同于宏观物体的运动规律，描述微观粒子运动规律的量子力学也就不同于描述宏观物体运动规律的经典力学。
德布罗意在1924年提出一个假说，指出波粒二象性不只是光子才有，一切微观粒子，包括电子和质子、中子，都具有波粒二象性。
他把光子的动量与波长的关系式p=h/λ推广到一切微观粒子上，指出：具有质量m 和速度v 的运动粒子也具有波动性，这种波的波长等于普朗克恒量h跟粒子动量mv的比，即λ= h/（mv），这个关系式后来就叫做德布罗意公式。
通过两个独立的电子衍射实验，德布罗意的方程被证实可用来描述电子的量子行为。在阿伯丁大学，乔治·汤姆孙将电子束照射穿过薄金属片，并且观察到预测的干涉样式。在贝尔实验室，克林顿·戴维森和雷斯特·革末做实验将低速电子入射于镍晶体，取得电子衍射图样，结果符合理论预测。
扩展资料：
爱因斯坦在波和粒子上的发现
1905年，爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释，人们开始意识到光波同时具有波和粒子的双重性质。
爱因斯坦将光束描述为一群离散的量子，现称为光子，而不是连续性波动。从普朗克黑体辐射定律，爱因斯坦推论，组成光束的每一个光子所拥有的能量等于频率乘以一个常数，即普朗克常数，他提出了“爱因斯坦光电效应方程”，其中， Wo是逃逸电子的最大动能， 是逸出功。
1916年，美国物理学者罗伯特·密立根做实验证实了爱因斯坦关于光电效应的理论。从麦克斯韦方程组，无法推导出普朗克与爱因斯坦分别提出的这两个非经典论述。物理学者被迫承认，除了波动性质以外，光也具有粒子性质。
参考资料来源：百度百科-波粒二象性
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（1）引言：引言又称前言、序言和导言，用在论文的开头。 引言一般要概括地写出作者意图，说明选题的目的和意义, 并指出论文写作的范围。引言要短小精悍、紧扣主题。
〈2）论文正文：正文是论文的主体，正文应包括论点、论据、 论证过程和结论。主体部分包括以下内容：
a.提出-论点；
b.分析问题-论据和论证；
c.解决问题-论证与步骤；
d.结论。
6、一篇论文的参考文献是将论文在和写作中可参考或引证的主要文献资料，列于论文的末尾。参考文献应另起一页，标注方式按《GB7714-87文后参考文献著录规则》进行。
中文：标题--作者--出版物信息（版地、版者、版期）：作者--标题--出版物信息所列参考文献的要求是：
（1）所列参考文献应是正式出版物，以便读者考证。
（2）所列举的参考文献要标明序号、著作或文章的标题、作者、出版物信息。
光的波粒二象性是爱因斯坦，德布罗意提出的。
本性也就等于探索物质的本性。历史上，整个物理学正是围绕着物质究竟是波还是粒子而展开的。
光学的任务是研究光的本性，光的辐射、传播和接收的规律；光和其他物质的相互作用（如物质对光的吸收、散射、光的机械作用和光的热、电、化学、生理效应等）以及光学在科学技术等方面的应用。
波粒二象性指的是所有的粒子或量子不仅可以部分地以粒子的术语来描述，也可以部分地用波的术语来描述。这意味着经典的有关“粒子”与“波”的概念失去了完全描述量子范围内的物理行为的能力。
爱因斯坦这样描述这一现象：“好像有时我们必须用一套理论，有时候又必须用另一套理论来描述（这些粒子的行为），有时候又必须两者都用。遇到了一类新的困难，这种困难迫使我们要借助两种互相矛盾的的观点来描述现实，两种观点单独是无法完全解释光的现象的，但是合在一起便可以。” 波粒二象性是微观粒子的基本属性之一。
1905年，爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释，人们开始意识到光波同时具有波和粒子的双重性质。1924年，德布罗意提出“物质波”假说，认为和光一样，一切物质都具有波粒二象性。根据这一假说，电子也会具有干涉和衍射等波动现象，这被后来的电子衍射试验所证实。
1926年M.玻恩提出概率波解释，较好地解决了这个问题。按照概率波解释，描述粒子波动性所用的波函数Ψ(x、y、z、t)是概率波，而不是什么具体的物质波；波函数的绝对值的平方|ψ|2=ψ*ψ表示时刻t在x、y、z处出现的粒子的概率密度，ψ*表示ψ 的共轭波函数。
量子力学中求解粒子问题常归结为解薛定谔方程或定态薛定谔方程。薛定谔方程广泛地用于原子物理、核物理和固体物理，对于原子、分子、核、固体等一系列问题中求解的结果都与实际符合得很好。
薛定谔方程仅适用于速度不太大的非相对论粒子，其中也没有包含关于粒子自旋的描述。当计及相对论效应时，薛定谔方程由相对论量子力学方程所取代，其中自然包含了粒子的自旋。
参考资料百度百科-波粒二象性
波粒二象性（wave-particle duality）指的是所有的粒子或量子不仅可以部分地以粒子的术语来描述，也可以部分地用波的术语来描述。这意味着经典的有关“粒子”与“波”的概念失去了完全描述量子范围内的物理行为的能力。
爱因斯坦这样描述这一现象：“好像有时我们必须用一套理论，有时候又必须用另一套理论来描述（这些粒子的行为），有时候又必须两者都用。我们遇到了一类新的困难，这种困难迫使我们要借助两种互相矛盾的的观点来描述现实，两种观点单独是无法完全解释光的现象的，但是合在一起便可以。”
实物粒子的波粒二象性
爱因斯坦提出光的粒子性后，路易·维克多·德布罗意做了逆向思考，他在论文中写到：19世纪以来，只注重了光的波动性的研究，而忽略了粒子性的研究，在实物粒子的研究方面。
1924年，他又注意到原子中电子的稳定运动需要引入整数来描写，与物理学中其他涉及整数的现象如干涉和振动简正模式之间的类似性，
由此构造了德布罗意假设，提出正如光具有波粒二象性一样，实物粒子也具有波粒二象性。他将这个波长λ和动量p联系为：λ=h/p=h/mv；m：质量，v：频率，h：普朗克常数。
以上内容参考百度百科-波粒二象性
爱因斯坦受到1900年普朗克提出的量子概念的启发，将其推广到空间中的传播情况，提出了光的量子理论，证明了牛顿学说中光的粒子的存在，为牛顿的理论提供了有力的支持。爱因斯坦还综合了光的粒子说与波动说，辩证地提出光具有波动性与粒子性，即光既是一种波，同时也是一种粒子。
1905年3月，爱因斯坦在德国《物理年报》上发表了题为《关于光的产生和转化的一个推测性观点》的论文。他认为对于时间平均值，光表现为波动；对于时间瞬间值，光表现为粒子性。这是历史上第一次揭示微观客体波动性和粒子性的统一，即波粒二象性。
笛卡儿提出的两点假说在人们对物理光学的研究过程中，光的本性问题和光的颜色问题成为焦点。关于光的本性问题，笛卡儿在他《方法论》的三个附录之一《折光学》中提出了两种假说。一种假说认为，光是类似于微粒的一种物质；另一种假说认为光是一种以“以太”为媒质的压力。虽然笛卡儿更强调媒介对光的影响和作用，但他的这两种假说已经为后来的微粒说和波动说的争论埋下了伏笔。格里马第发现了光的衍射现象十七世纪中期，物理光学有了进一步的发展。1655年，意大利波仑亚大学的数学教授格里马第在观测放在光束中的小棍子的影子时，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。格里马第第一个提出了“光的衍射”这一概念，是光的波动学说最早的倡导者。1663年，英国科学家波义耳提出了物体的颜色不是物体本身的性质，而是光照射在物体上产生的效果。他第一次记载了肥皂泡和玻璃球中的彩色条纹。这一发现与格里马第的说法有不谋而合之处，为后来的研究奠定了基础。胡克提出了“光是以太的一种纵向波”不久后，英国物理学家胡克重复了格里马第的试验，并通过对肥皂泡膜的颜色的观察提出了“光是以太的一种纵向波”的假说。根据这一假说，胡克也认为光的颜色是由其频率决定的。牛顿用微粒说阐述了光的颜色理论1672年，伟大的牛顿在他的论文《关于光和色的新理论》中谈到了他所作的光的色散实验：让太阳光通过一个小孔后照在暗室里的棱镜上，在对面的墙壁上会得到一个彩色光谱。他认为，光的复合和分解就像不同颜色的微粒混合在一起又被分开一样。在这篇论文里他用微粒说阐述了光的颜色理论。第一次波动说与粒子说的争论由“光的颜色”这根导火索引燃了。从此胡克与牛顿之间展开了漫长而激烈的争论。1672年2月6日，以胡克为主席，由胡克和波义耳等组成的英国皇家学会评议委员会对牛顿提交的论文《关于光和色的新理论》基本上持以否定的态度。牛顿开始并没有完全否定波动说，也不是微粒说偏执的支持者。但在争论展开以后，牛顿在很多论文中对胡克的波动说进行了反驳。由于此时的牛顿和胡克都没有形成完整的理论，因此波动说和微粒说之间的论战并没有全面展开。但科学上的争论就是这样，一旦产生便要寻个水落石出。惠更斯提出了波动学说比较完整的理论波动说的支持者，荷兰著名天文学家、物理学家和数学家惠更斯继承并完善了胡克的观点。惠更斯早年在天文学、物理学和技术科学等领域做出了重要贡献，并系统的对几何光学进行过研究。1666年，惠更斯应邀来到巴黎科学院以后，并开始了对物理光学的研究。在他担任院士期间，惠更斯曾去英国旅行,并在剑桥会见了牛顿。二人彼此十分欣赏，而且交流了对光的本性的看法，但此时惠更斯的观点更倾向于波动说，因此他和牛顿之间产生了分歧。正是这种分歧激发了惠更斯对物理光学的强烈热情。回到巴黎之后，惠更斯重复了牛顿的光学试验。他仔细的研究了牛顿的光学试验和格里马第实验，认为其中有很多现象都是微粒说所无法解释的。因此，他提出了波动学说比较完整的理论。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”；波面上的各点本身就是引起媒质振动的波源。根据这一理论，惠更斯证明了光的反射定律和折射定律，也比较好的解释了光的衍射、双折射现象和著名的“牛顿环”实验。如果说这些理论不易理解，惠更斯又举出了一个生活中的例子来反驳微粒说。如果光是由粒子组成的，那么在光的传播过程中各粒子必然互相碰撞，这样一定会导致光的传播方向的改变。而事实并非如此。新的波动学说牢固的建立起来1882年，德国天文学家夫琅和费首次用光栅研究了光的衍射现象。在他之后，德国另一位物理学家施维尔德根据新的光波学说，对光通过光栅后的衍射现象进行了成功的解释。至此，新的波动学说牢固的建立起来了。微粒说开始转向劣势。随着光的波动学说的建立，人们开始为光波寻找载体，以太说又重新活跃起来。一些著名的科学家成为了以太说的代表人物。但人们在寻找以太的过程中遇到了许多困难，于是各种假说纷纷提出，以太成为了十九世纪的众焦点之一。菲涅耳在研究以太时发现的问题是，横向波的介质应该是一种类固体，而以太如果是一种固体，它又怎么能不干扰天体的自由运转呢。不久以后泊松也发现了一个问题：如果以太是一种类固体，在光的横向振动中必然要有纵向振动，这与新的光波学说相矛盾。为了解决各种问题，1839年柯西提出了第三种以太说，认为以太是一种消极的可压缩性的介质。他试图以此解决泊松提出的困难。1845年，斯托克斯以石蜡、沥青和胶质进行类比，试图说明有些物质既硬得可以传播横向振动又可以压缩和延展——因此不会影响天体运动。1887年，英国物理学家麦克尔逊与化学家莫雷以“以太漂流”实验否定了以太的存在。但此后仍不乏科学家坚持对以太的研究。甚至在法拉第的光的电磁说、麦克斯韦的光的电磁说提出以后，还有许多科学家潜心致力于对以太的研究。十九世纪中后期，在光的波动说与微粒说的论战中，波动说已经取得了决定性胜利。但人们在为光波寻找载体时所遇到的困难，却预示了波动说所面临的危机。 就在惠更斯积极的宣传波动学说的同时，牛顿的微粒学说也逐步的建立起来了。牛顿修改和完善了他的光学著作《光学》。基于各类实验，在《光学》一书中，牛顿一方面提出了两点反驳惠更斯的理由：第一，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；第二，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。另一方面，牛顿把他的物质微粒观推广到了整个自然界，并与他的质点力学体系融为一体，为微粒说找到了坚强的后盾。为不与胡克再次发生争执，胡克去世后的第二年（1704年）《光学》才正式公开发行。但此时的惠更斯与胡克已相继去世，波动说一方无人应战。牛顿由于其对科学界所做出的巨大的贡献，成为了当时无人能及一代科学巨匠。随着牛顿声望的提高，人们对他的理论顶礼膜拜，重复他的实验，并坚信与他相同的结论。整个十八世纪，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。托马斯．杨提出了光的干涉的概念和光的干涉定律 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。根据一些实验事实，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。他同时指出光的不同颜色和声的不同频率是相似的。1801年，杨氏进行了著名的杨氏双缝干涉实验。实验所使用的白屏上明暗相间的黑白条纹证明了光的干涉现象，从而证明了光是一种波。同年，杨氏在英国皇家学会的《哲学会刊》上发表论文，分别对“牛顿环”实验和自己的实验进行解释，首次提出了光的干涉的概念和光的干涉定律。1803年，杨氏写成了论文《物理光学的实验和计算》。他根据光的干涉定律对光的衍射现象作了进一步的解释，认为衍射是由直射光束与反射光束干涉形成的。但由于他认为光是一种纵波，所以在理论上遇到了很多麻烦。他的理论受到了英国政治家布鲁厄姆的尖刻的批评，被称作是“不合逻辑的”、“荒谬的”、“毫无价值的”。虽然杨氏的理论以及后来的辩驳都没有得到足够的重视、甚至遭人毁谤，但他的理论激起了牛顿学派对光学研究的兴趣。光的偏振现象和偏振定律的发现1808年，拉普拉斯用微粒说分析了光的双折射线现象，批驳了杨氏的波动说。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。面对这种情况，杨氏对光学再次进行了深入的研究，1817年，他放弃了惠更斯的光是一种纵波的说法，提出了光是一种横波的假说，比较成功的解释了光的偏振现象。吸收了一些牛顿派的看法之后，他又建立了新的波动说理论。杨氏把他的新看法写信告诉了牛顿派的阿拉戈。菲涅耳与阿拉戈建立了光波的横向传播理论1817年，巴黎科学院悬赏征求关于光的干涉的最佳论文。土木工程师菲涅耳也卷入了波动说与微粒说之间的纷争。在1815年菲涅耳就试图复兴惠更斯的波动说，但他与杨氏没有联系，当时还不知道杨氏关于衍射的论文，他在自己的论文中提出是各种波的互相干涉使合成波具有显著的强度。事实上他的理论与杨氏的理论正好相反。后来阿拉戈告诉了他杨氏新提出的关于光是一种横波的理论，从此菲涅耳以杨氏理论为基础开始了他的研究。1819年，菲涅耳成功的完成了对由两个平面镜所产生的相干光源进行的光的干涉实验，继杨氏干涉实验之后再次证明了光的波动说。阿拉戈与菲涅耳共同研究一段时间之后，转向了波动说。1819年底，在非涅耳对光的传播方向进行定性实验之后，他与阿拉戈一道建立了光波的横向传播理论。 1887年，德国科学家赫兹发现光电效应，光的粒子性再一次被证明！二十世纪初，普朗克和爱因斯坦提出了光的量子学说。1905年3月，爱因斯坦在德国《物理年报》上发表了题为《关于光的产生和转化的一个推测性观点》的论文他认为对于时间的平均值，光表现为波动；对于时间的瞬间值，光表现为粒子性。这是历史上第一次揭示微观客体波动性和粒子性的统一，即波粒二象性。这一科学理论最终得到了学术界的广泛接受。1921年，爱因斯坦因为光的波粒二象性这一成就而获得了诺贝尔物理学奖。1921年，康普顿在试验中证明了X射线的粒子性。1927年，杰默尔和后来的乔治·汤姆森在试验中证明了电子束具有波的性质。同时人们也证明了氦原子射线、氢原子和氢分子射线具有波的性质。争论结束在新的事实与理论面前，光的波动说与微粒说之争以“光具有波粒二象性”而落下了帷幕。即：光既是一种波也是一种粒子！光的波动说与微粒说之争从十七世纪初笛卡儿提出的两点假说开始，至二十世纪初以光的波粒二象性告终，前后共经历了三百多年的时间。牛顿、惠更斯、托马斯．杨、菲涅耳等多位著名的科学家成为这一论战双方的主辩手。正是他们的努力揭开了遮盖在“光的本质”外面那层扑朔迷离的面纱。
