#你不知道的科学那些事儿# 【可见光通信了解一下[来]没有辐射隐忧，使用起来更安全[鼓掌]】可见光即电磁波谱中人眼可以感知的部分，除了提供给人类丰富的色彩世界、照亮夜晚的黑，业已被科研人员逐步发掘出更多潜力，可见光通信便是其中之一。
可见光通信技术的原理是将需要传输的信息调制到发光二极管（LED）的驱动电流上，使LED灯具以极高的频率闪烁。
闪烁频率可以躲过人眼，却绕不过光电探测器，后者只需检测到这种高频闪烁携带的通信信息，就可以对LED灯光照射下的电器进行万能遥控，还可以让计算机、手机连接上互联网。
近日，电子科技大学教授巫江与萨里大学、剑桥大学等科研人员共同在《自然—电子》上发表论文，系统论述了有机半导体、胶体量子点和金属卤化物钙钛矿材料的发展，及其LED器件的性能改进和器件创新，探讨了新型光源的带宽调制机理与外量子效率的优化策略，尤其是新型LED光源在片上光互连和Li-Fi（Light Fidelity）等应用场景。
可见光的妙用
谈到无线网，人们更熟悉的是肉眼不可见的电磁波。且不论是2G还是现在的5G，皆由其将移动终端接入互联网。而随着光纤通信的发展，光的传输又重回大众视野。其实，早在19世纪80年代，电话的发明人亚历山大·贝尔就曾提出“光子电话”的概念，即将语音信号调制在太阳光中，可以实现在数百米之外的地方接收并转换回语音信号。这个想法虽然过于“前卫”，但是光能传递信号一事却一直被可见光研究人员铭记于心。
“不论贝尔曾经提出的太阳光传输信号，还是现在的光纤通信乃至可见光通信，原理并无太大差异，都是由发射器发出信息，再由接收器‘翻译’，主要区别只是传输介质不同。”巫江在接受《中国科学报》采访时解释说。发射的信息只有0和1两种状态，但是经过编码的可见光波就可生成不同组合的编码，传递复杂的信息。“如果遮挡光线是0，无遮挡是1，那么可见光在人眼无法捕捉的快速闪烁中就可完成信息传递。”
在中国科学院半导体研究所可见光通信实验室中，一盏暖白色的灯在白天也亮着。它负责的不仅仅是照明，还将房间内的电脑、空调、电视等电器连接在一起，只需呼唤智能音箱，使用者便可借助灯光随意控制房间内任意电器。其秘密就在每个电器终端安装的一个小小接收器上。“你看我用手遮挡接收器时，智能音箱便无法将指令传过来。”中国科学院半导体研究所光电子研发中心研究员陈雄斌在接受《中国科学报》采访时进行了可见光智能家居系统的功能演示和原理讲解。
作为实验室负责人，他早在2008年就开始从事可见光通信技术研究。团队经过夜以继日的攻坚克难，先后在2009年的中国国际工业博览会和2010年的上海世博会上公开展示可见光通信技术研究成果。2017年，通过主持可见光通信国家重点研发计划项目，陈雄斌逐步将可见光通信技术工程化并进行了商业化推广。
在他眼中，可见光通信的劣势也是优势。“很多人担心光线容易被遮挡，影响信号传递，但反过来想，光是直线传播，虽然无法穿透不透明的阻隔，但如果在光线直射下，信号则会更强，而且保密性更佳。甚至即便是充当可见光发射点的两盏很近的灯，也不会互相产生影响，反而会因为两个点直射的信号覆盖范围不交叉而保证了很好的通信信噪比。”陈雄斌认为，可见光通信的信号使用安全性高、可见易控，靠透镜和灯罩就可以灵活控制信号覆盖区域，同时能通过肉眼观察信号覆盖区域，并能有效防止信息泄露，是保障室内人口密集区域通信容量的最佳选择。
就目前研究结论看，LED可见光通信除了信号光源发射功率高的优势外，还可以省去再额外拉线安装互联网接口的麻烦。且相较于电磁波而言，可见光没有辐射的隐忧，使用起来更安全。此外，像医院、核电站和空间站等对电磁干扰有严格限制的场合，可见光通信也能派上用场。由此，可见光通信既解决了无线频谱资源拓展的问题，也解决了能源环保问题。
为什么是LED
既然可见光通信具有独特的优势，那么为何白炽灯年代不推广可见光通信技术，而非得是LED时代呢？受访专家解释说，首先，LED具备多方面的优势，例如使用寿命长、安全可靠以及节能度高等，被普遍认为属于下一代主流照明技术；其次，用固态半导体芯片作为发光材料的LED，更容易被人“控制”。
而让LED成为可见光通信的载体，先要解决的是光信号接收问题。在LED可见光通信系统中，存在着强烈的背景噪声及电路固有噪声的干扰，同时随着传输距离的加大，接收机接收到的信号十分微弱，因此需要更灵敏的接收器，同时要对信号进行前置处理，摒除干扰。
之后需要解决的就是调制、编码以及解调技术问题。目前，LED可见光无线通信系统大多采用强度调制的直接检测非相干系统，编码方式大多为二进制开关键控（OOK）编码，传递效率较低，也可以采用光学组编码形式如脉冲位置调制来达到更高的发送速率。
另外，还需要码间干扰克服技术支持。在室内LED可见光通信系统中，LED光源具有较大的发射功率和宽广的辐射角，光线分布在整个房间。OOK编码器输出的矩形脉冲在传播过程中，由于LED单元灯分布位置不同，以及大气信道中存在的粒子散射，导致了不同的传输延迟。光脉冲会在时间上延伸，每个符号的脉冲将加宽延伸到相邻符号的时间间隔内，产生码间干扰（ISI），此时就需要采用抗扰动滤波器的相关电平编码，降低ISI的影响。
随着研究的深入，除了最初的白光LED，国内外研究人员也对RGB LED、OLED、Micro LED，以及激光灯都进行了相关研究。
陈雄斌开始研究时也曾遇到过灯光闪烁、通信速率低等问题。但在其团队不懈努力下，能用室内照明最常用的荧光型LED做高速可见光通信成为了他们的技术特色。2014年，他们在Optics Express期刊上发表的成果显示，OOK调制速率可达550Mbps；2020年，在荧光型LED为光源、PIN管做探测器的前提下，OOK调制速率达到1.2Gbps、传输距离3.4米时，没加检错纠错时平均误码率1.61×10-5，系统的3dB带宽已经拓展到了498MHz。
未来可期
“随着环保节能减碳日益受到重视，半导体照明的应用也日益广泛。传统LED相对成本较低，虽然目前LED的主要赛道还是显示器与照明器材，但是随着通信技术的积累与材料的拓宽，可见光通信未来的应用场景将越来越广泛。”巫江说。
在论文中，巫江与其他作者设想了几种可见光通信的应用场景。例如，像自动驾驶这样对延时要求严格的短程通信集成组件，或者柔性生物传感器，再或者水下通信，以及用于精确跟踪和定位的物联网传感器和室内数据服务等。“我个人认为，可见光通信将在原来的电磁波无线网技术解决方案基础上提供更多的新内容，是增量的过程，而不是简单地重复现有的技术。”巫江举例说，“不久前郑州遭遇内涝时，基站罢工，手机信号全无，造成出行困难。如果可见光照明可以应用，那么只需要在高楼上安装灯塔就可以作为紧急的数据连接点，用于应急通信。如果遭遇大面积停电，使用无人机替代也可。”
不仅如此，如果将可见光与柔性织物相结合，那么柔性织物在进行显示的同时也可以成为无线网的发射或者接收方。
“既然光能传递信号，那么以后的电视广告，也不再需要在屏幕上显示二维码，有购买需求的观众只需打开摄像头就能自动扫描到电视机背光源传递的隐形产品链接。”陈雄斌说，“我希望可见光通信有更大空间施展拳脚，例如在金属密闭空间内，电磁波因为强反射可能会产生严重干扰，但是可见光不会，希望有机会与有需求的机构合作，拓宽可见光通信的应用范围。”
最后，巫江表示，虽然可见光应用领域广泛，但是信号发射器与接收器等元器件的集成、如何与现有平台更好地融合，以及国际应用标准的建立等都需要时间。https://t.cn/A6IePpxe
可见光通信技术的原理是将需要传输的信息调制到发光二极管（LED）的驱动电流上，使LED灯具以极高的频率闪烁。
闪烁频率可以躲过人眼，却绕不过光电探测器，后者只需检测到这种高频闪烁携带的通信信息，就可以对LED灯光照射下的电器进行万能遥控，还可以让计算机、手机连接上互联网。
近日，电子科技大学教授巫江与萨里大学、剑桥大学等科研人员共同在《自然—电子》上发表论文，系统论述了有机半导体、胶体量子点和金属卤化物钙钛矿材料的发展，及其LED器件的性能改进和器件创新，探讨了新型光源的带宽调制机理与外量子效率的优化策略，尤其是新型LED光源在片上光互连和Li-Fi（Light Fidelity）等应用场景。
可见光的妙用
谈到无线网，人们更熟悉的是肉眼不可见的电磁波。且不论是2G还是现在的5G，皆由其将移动终端接入互联网。而随着光纤通信的发展，光的传输又重回大众视野。其实，早在19世纪80年代，电话的发明人亚历山大·贝尔就曾提出“光子电话”的概念，即将语音信号调制在太阳光中，可以实现在数百米之外的地方接收并转换回语音信号。这个想法虽然过于“前卫”，但是光能传递信号一事却一直被可见光研究人员铭记于心。
“不论贝尔曾经提出的太阳光传输信号，还是现在的光纤通信乃至可见光通信，原理并无太大差异，都是由发射器发出信息，再由接收器‘翻译’，主要区别只是传输介质不同。”巫江在接受《中国科学报》采访时解释说。发射的信息只有0和1两种状态，但是经过编码的可见光波就可生成不同组合的编码，传递复杂的信息。“如果遮挡光线是0，无遮挡是1，那么可见光在人眼无法捕捉的快速闪烁中就可完成信息传递。”
在中国科学院半导体研究所可见光通信实验室中，一盏暖白色的灯在白天也亮着。它负责的不仅仅是照明，还将房间内的电脑、空调、电视等电器连接在一起，只需呼唤智能音箱，使用者便可借助灯光随意控制房间内任意电器。其秘密就在每个电器终端安装的一个小小接收器上。“你看我用手遮挡接收器时，智能音箱便无法将指令传过来。”中国科学院半导体研究所光电子研发中心研究员陈雄斌在接受《中国科学报》采访时进行了可见光智能家居系统的功能演示和原理讲解。
作为实验室负责人，他早在2008年就开始从事可见光通信技术研究。团队经过夜以继日的攻坚克难，先后在2009年的中国国际工业博览会和2010年的上海世博会上公开展示可见光通信技术研究成果。2017年，通过主持可见光通信国家重点研发计划项目，陈雄斌逐步将可见光通信技术工程化并进行了商业化推广。
在他眼中，可见光通信的劣势也是优势。“很多人担心光线容易被遮挡，影响信号传递，但反过来想，光是直线传播，虽然无法穿透不透明的阻隔，但如果在光线直射下，信号则会更强，而且保密性更佳。甚至即便是充当可见光发射点的两盏很近的灯，也不会互相产生影响，反而会因为两个点直射的信号覆盖范围不交叉而保证了很好的通信信噪比。”陈雄斌认为，可见光通信的信号使用安全性高、可见易控，靠透镜和灯罩就可以灵活控制信号覆盖区域，同时能通过肉眼观察信号覆盖区域，并能有效防止信息泄露，是保障室内人口密集区域通信容量的最佳选择。
就目前研究结论看，LED可见光通信除了信号光源发射功率高的优势外，还可以省去再额外拉线安装互联网接口的麻烦。且相较于电磁波而言，可见光没有辐射的隐忧，使用起来更安全。此外，像医院、核电站和空间站等对电磁干扰有严格限制的场合，可见光通信也能派上用场。由此，可见光通信既解决了无线频谱资源拓展的问题，也解决了能源环保问题。
为什么是LED
既然可见光通信具有独特的优势，那么为何白炽灯年代不推广可见光通信技术，而非得是LED时代呢？受访专家解释说，首先，LED具备多方面的优势，例如使用寿命长、安全可靠以及节能度高等，被普遍认为属于下一代主流照明技术；其次，用固态半导体芯片作为发光材料的LED，更容易被人“控制”。
而让LED成为可见光通信的载体，先要解决的是光信号接收问题。在LED可见光通信系统中，存在着强烈的背景噪声及电路固有噪声的干扰，同时随着传输距离的加大，接收机接收到的信号十分微弱，因此需要更灵敏的接收器，同时要对信号进行前置处理，摒除干扰。
之后需要解决的就是调制、编码以及解调技术问题。目前，LED可见光无线通信系统大多采用强度调制的直接检测非相干系统，编码方式大多为二进制开关键控（OOK）编码，传递效率较低，也可以采用光学组编码形式如脉冲位置调制来达到更高的发送速率。
另外，还需要码间干扰克服技术支持。在室内LED可见光通信系统中，LED光源具有较大的发射功率和宽广的辐射角，光线分布在整个房间。OOK编码器输出的矩形脉冲在传播过程中，由于LED单元灯分布位置不同，以及大气信道中存在的粒子散射，导致了不同的传输延迟。光脉冲会在时间上延伸，每个符号的脉冲将加宽延伸到相邻符号的时间间隔内，产生码间干扰（ISI），此时就需要采用抗扰动滤波器的相关电平编码，降低ISI的影响。
随着研究的深入，除了最初的白光LED，国内外研究人员也对RGB LED、OLED、Micro LED，以及激光灯都进行了相关研究。
陈雄斌开始研究时也曾遇到过灯光闪烁、通信速率低等问题。但在其团队不懈努力下，能用室内照明最常用的荧光型LED做高速可见光通信成为了他们的技术特色。2014年，他们在Optics Express期刊上发表的成果显示，OOK调制速率可达550Mbps；2020年，在荧光型LED为光源、PIN管做探测器的前提下，OOK调制速率达到1.2Gbps、传输距离3.4米时，没加检错纠错时平均误码率1.61×10-5，系统的3dB带宽已经拓展到了498MHz。
未来可期
“随着环保节能减碳日益受到重视，半导体照明的应用也日益广泛。传统LED相对成本较低，虽然目前LED的主要赛道还是显示器与照明器材，但是随着通信技术的积累与材料的拓宽，可见光通信未来的应用场景将越来越广泛。”巫江说。
在论文中，巫江与其他作者设想了几种可见光通信的应用场景。例如，像自动驾驶这样对延时要求严格的短程通信集成组件，或者柔性生物传感器，再或者水下通信，以及用于精确跟踪和定位的物联网传感器和室内数据服务等。“我个人认为，可见光通信将在原来的电磁波无线网技术解决方案基础上提供更多的新内容，是增量的过程，而不是简单地重复现有的技术。”巫江举例说，“不久前郑州遭遇内涝时，基站罢工，手机信号全无，造成出行困难。如果可见光照明可以应用，那么只需要在高楼上安装灯塔就可以作为紧急的数据连接点，用于应急通信。如果遭遇大面积停电，使用无人机替代也可。”
不仅如此，如果将可见光与柔性织物相结合，那么柔性织物在进行显示的同时也可以成为无线网的发射或者接收方。
“既然光能传递信号，那么以后的电视广告，也不再需要在屏幕上显示二维码，有购买需求的观众只需打开摄像头就能自动扫描到电视机背光源传递的隐形产品链接。”陈雄斌说，“我希望可见光通信有更大空间施展拳脚，例如在金属密闭空间内，电磁波因为强反射可能会产生严重干扰，但是可见光不会，希望有机会与有需求的机构合作，拓宽可见光通信的应用范围。”
最后，巫江表示，虽然可见光应用领域广泛，但是信号发射器与接收器等元器件的集成、如何与现有平台更好地融合，以及国际应用标准的建立等都需要时间。https://t.cn/A6IePpxe
陈同荣量子模型C
——波粒二象性的非同时性
波粒二象性，二象性是同时还是非同时？这是建立量子模型的关键问题。根据现有的研究成果，利用三张图片，推出陈同荣量子模型的五种结构形态，交与全世界科学研究者讨论。
（文后图一）这张图片，是普朗克量子波包的示意图。普朗克关于量子波包的思想，有下列几个含义：
①光波、电子、X射线这一类量子，其能量是一定的辐射速率，换言之，当视为物质颗粒的时候，其质量也是有一个固定的数字的。比如电子，其质量为：静止质量为9.109×10^-31kg，光子的质量是:7.38乘以10的负49次方千克秒每平方米。这是频率为1的光子质量。
②同样是光，不同的光其频率不同，其质量也不同。
③这类量子是波的时候，同时又是物质。
①②两点理论观点有大量实验证实，没有疑问，有疑问的是波粒二相性真的是同时的吗？陈同荣认为，波粒二象性是不同时的。原因和理由是什呢？
请看文后图片第二图：这幅图片显示的是远处恒星的光，经过大质量恒星附近，光线发生弯曲的情况。这幅图片的内容，经过验证，是可信的。对这幅图片的正确理解是：一个光子的波粒二象性不是同时发生。陈同荣认为：一个光子，当其是颗粒型物质态时，服从万有引力，就会被附近的大质量恒星吸引，当其是能量，也就是波的形态，就不服从万有引力，因此能离开附近恒星。波粒二象性是交互进行的，光子经过大质量恒星附近，会出现吸引、不吸引、吸引、不吸引的交互形态，由于光速极快，离开大质量恒星一定距离，就不能对光子产生吸引力。
换一个说法，如果在波粒二象性中加入一个时间因素，则波粒二象性就成为绝对真理。这个意思是说，光的微粒特性是物质态，符合牛顿万有引力的思想，而光的波动特性是能量态，能量态时不服从万有引力。也就可以表述为：以光子，电子为代表的量子，是一类特殊物质，具有物质态和能量态两种形态，而这两种珍态是交替出现的，此时刻出现物质态，则此时刻必服从万有引力；下一时刻出现能量态，则下一时刻出现不服从万有引力的状况，这就是陈同荣量子质能交互的理论量子模型，这一模型的创立，必将引起理论物理学界的一场思想风暴，改写科学的历史，切莫等闲视之。
再换一个说法：陈同荣认为，远处恒星发出的光线，在经过太阳附近发生弯曲，到底应该怎样理解呢？(1)承认光线是物质，承认万物相吸这一牛顿思想是正确的。也就是说，万物相吸是物质固有的自然属性，没有例外：(2)光线不是普通物质，而是特殊物质。如果是普通物质，光线始终遵循万有引力，而又没有一个与之抗衡的力，就会导致光线被吸到太阳上去，而实际观测的事实并非如此，陈同荣据此推断出量子物质态（被太阳吸引）能量态（不被太阳吸引）是交替进行的。这并不是牛顿的万有引力思想在量子现象中失效，而是质能交替导致引力时断时续，呈现出特殊的特征。
文后 图3用波粒二象性非同时的思想，将扑克牌示意图转换为下列量子结构图：
A图示之四（180°自旋）红桃Q 见文后图四
B 图示之五（360°自旋 ）黑桃A 见文后图五
C图示之六（720度自旋）扑克牌背面 见文后图六
画组合点处是物质态， 量子由三个夸克组成（近距组合）呈现普通物质特征 ，符合万有引力。
画弯曲线处是能量态，三个夸克呈现分散状态，呈现波的特征，亦不服从万有引力
D图示之七：量子为一个点，呈现永远的质量态。
E图子之八：中微子（暂无图示）思路：等分白糖的再等分，极短存在之后转化为能量或上述四种图示模型。
讨论：从文后三张图片，我们可以认为，波粒二象性事是非同时的，那么，普朗克量子波包的理论模型就是错的，因为普朗克量子波包没有体现出质能双态非同时这一思想。
更进一步的阐明波粒二象性非同时，理由①：
普朗克量子波包，与测不准原理是量子力学的两大基石。陈同荣研究发现，测不准原理用波粒二象性非同时来解释，可以得到最大的合理性。20世纪20年代，当时哥本哈根的华纳、海森堡、剑桥的保尔、克拉克以及苏黎世的埃文，薛定谔提出了量子机制，从而展开了描述现实的新画卷。他们认为，小粒子不再具有确定的位置和速度，相反，小粒子的位置测得越精确，它的速度测量就越不准确：反之亦然。
这就是著名的不确定性定理。
把这一原理放在陈氏量子模型中，就可以认为：测定其位置时，是物质态，处于三个夸克的组合状念；测量其速度时，是能量态，处于三个夸克的分离状态。由于物质态和能量态是瞬间交替进行的，所以位置和速度不能同时测准，这一对测不准定理的解释最具合理性，亦完全符合奥卡姆剃刀原理，将理论中不能被观测到的所有特征都割除掉，陈同荣更进一步以简洁合理为原则，以怀疑主义精神，在重逻辑重合理性的基础了，进行解释和重建，结合实证主义和经验主义，实现对理论构建的有力的、便于常人理解的证明，这是陈同荣哲学思想的一个鲜明特色。在陈同荣看来，量子力学的两大基础，一是测不准原理，二是普朗克量子波包，两种理论之间存在深刻的内在矛盾，必有一个存在错漏。测不准原理被大量实验证实，而普朗克量子波包对波粒二象性是不能合理解释的。
理由②： 对量子力学，我们应该承认什么，否定什么，重新建立什么？
中国科技大学教授张永德在其编著的大学教材《量子力学》12页明确指出：对于量子力学的不确定性，即实验测量中突变的不确定性和波函数概率描述中的不确定性，存在两种观点：
第一种观点，这些不确定性的存在说明我们对微观世界事物了解的不完全，实验测量中的不确定性固然说明了实验方法上的局限和近似，描述方法中的不确定性更说明了理论的不完备，说明存在未知的“隐变数”，它们尚未被量子力学纳入理论框架中去。
第二种观点，实验中突变的不确定性，并非我们实验方法、实验仪器不完善造成，而是微观客体固有的，它不能依靠改进实验方法提高实验精度来消除，正由于存在这种客观的、固有的不确定性，现有的包含与之相吻合的不确定性的理论描述是完备的，并非理论描述方式的先天不足，就是说，与经典力学迥然不同，量子力学的概率观念并不说明描述方式的不完备，而是客观现象本就如此，所谓的未知“隐变数”是不存在的，粒子力学的描述方式是完备的。
长期以来，两种观念争论不休，到目前为止，实验事实虽然都支持量子力学，但却仍然未能否定隐变数的存在。
但鉴于目前量子理论存在重大的困难，因此Dirac说：“它是到现在为止人们能够给出的最好的理论，然而不应当认为它能永远地存在下去，我认为很可能在将来的某个时间，我们会得到一个改进了的量子力学，使其回到决定论，从而证明Einstein观点是正确的，但是这种重新返回到决定论，只有以放弃某些基本思想为代价才能办到，而这些基本思想我们现在认为是没有问题的，如果我们要重新引入决定论的观点，我们就应当以某种方式付出代价，这种方式是什么，现在还无法推测”。（保罗·狄拉克(Paul Adrien Maurice Dirac,1902年8月8日-1984年10月20日),男,英国理论物理学家,量子力学的奠基者之一,并对量子电动力学早期的发展作出重要贡献...）
上述Dirac的话，出自科学出版社1981《物理学的方向》
针对以上内容，陈同荣指出，量子力学的不确定性是量子的固有性质，是由量子的波粒二象性不同时造成的。我们必须放弃普朗克量子波包，利用陈同荣哲学第17定律（不同的级别有不同的质），实现非量子级别的确定性。总之，对三大力学体系，都需要用陈同荣哲学来重新认识。
理由③：对Einstein“上帝不掷骰子”的决定论思想，与量子力学的不确定性，即实验测量中突变的不确定性和波函数概率描述中的不确定性两者的哲学统一。
量子力学接受陈同荣的波粒二象性不同时的改进后，利用陈同荣哲学第17定律可以实现哲学的统一。陈同荣哲学第17定律表述为：不同的级别有不同的质。用在力学体系上，认为量子与原子存在层次包含关系，就是说，原子、分子的级别，大于量子子的级别，量子中的质子、中子虽然也是量子，但只有物质态：而光子、电子、X射线是质能双态不同时，是双态交互；中微子可能是能态多而质态少，呈现极不稳定的状态。从质量上看，质子、中子大大多于光子电子，而电子光子的质量一定大于中微子。
光子、电子具有高速运动的特性，一旦失速，就会变为能量或物质，不再单独存在。而普朗克的等分白糖思想，加上等分白糖的再等分思想，就可以完美解释双缝现象和棱镜分光现象了。
所谓的哲学统一，就是质能双态，只存在于部分量子中，而原子级别、分子级别、更大的物体，都是稳定结构，符合爱因斯坦的决定论。上帝没有掷骰子。
理由④对德布罗意博士论文的不同见解。德布罗意的物质波概念，由于没有界定在特殊量子这一级别，是不对的。路易斯·德布罗意的物质波理论有着特殊的重要性。说明了波长和动量成反比；频率和总能成正比之关系，这一见解却是正确的。
综上所述，特殊量子光子、电子、X射线的二象性是不同时的。这符合牛顿万有引力，只是由于波粒二象性不同时，造成引力时断时续而已，测不准原理只能而且必须用波粒二象性不同时来解释。至于黑体辐射与熵推出的波粒二象性同时，是大量的量子产生的量子纠缠而造成的误读。本文是哲学建模，是对数学建模的纠错。是解决力学体系兼容的关键一步。
陈同荣 2014年4月初稿于汕头
2020，7，4定稿于重庆
——波粒二象性的非同时性
波粒二象性，二象性是同时还是非同时？这是建立量子模型的关键问题。根据现有的研究成果，利用三张图片，推出陈同荣量子模型的五种结构形态，交与全世界科学研究者讨论。
（文后图一）这张图片，是普朗克量子波包的示意图。普朗克关于量子波包的思想，有下列几个含义：
①光波、电子、X射线这一类量子，其能量是一定的辐射速率，换言之，当视为物质颗粒的时候，其质量也是有一个固定的数字的。比如电子，其质量为：静止质量为9.109×10^-31kg，光子的质量是:7.38乘以10的负49次方千克秒每平方米。这是频率为1的光子质量。
②同样是光，不同的光其频率不同，其质量也不同。
③这类量子是波的时候，同时又是物质。
①②两点理论观点有大量实验证实，没有疑问，有疑问的是波粒二相性真的是同时的吗？陈同荣认为，波粒二象性是不同时的。原因和理由是什呢？
请看文后图片第二图：这幅图片显示的是远处恒星的光，经过大质量恒星附近，光线发生弯曲的情况。这幅图片的内容，经过验证，是可信的。对这幅图片的正确理解是：一个光子的波粒二象性不是同时发生。陈同荣认为：一个光子，当其是颗粒型物质态时，服从万有引力，就会被附近的大质量恒星吸引，当其是能量，也就是波的形态，就不服从万有引力，因此能离开附近恒星。波粒二象性是交互进行的，光子经过大质量恒星附近，会出现吸引、不吸引、吸引、不吸引的交互形态，由于光速极快，离开大质量恒星一定距离，就不能对光子产生吸引力。
换一个说法，如果在波粒二象性中加入一个时间因素，则波粒二象性就成为绝对真理。这个意思是说，光的微粒特性是物质态，符合牛顿万有引力的思想，而光的波动特性是能量态，能量态时不服从万有引力。也就可以表述为：以光子，电子为代表的量子，是一类特殊物质，具有物质态和能量态两种形态，而这两种珍态是交替出现的，此时刻出现物质态，则此时刻必服从万有引力；下一时刻出现能量态，则下一时刻出现不服从万有引力的状况，这就是陈同荣量子质能交互的理论量子模型，这一模型的创立，必将引起理论物理学界的一场思想风暴，改写科学的历史，切莫等闲视之。
再换一个说法：陈同荣认为，远处恒星发出的光线，在经过太阳附近发生弯曲，到底应该怎样理解呢？(1)承认光线是物质，承认万物相吸这一牛顿思想是正确的。也就是说，万物相吸是物质固有的自然属性，没有例外：(2)光线不是普通物质，而是特殊物质。如果是普通物质，光线始终遵循万有引力，而又没有一个与之抗衡的力，就会导致光线被吸到太阳上去，而实际观测的事实并非如此，陈同荣据此推断出量子物质态（被太阳吸引）能量态（不被太阳吸引）是交替进行的。这并不是牛顿的万有引力思想在量子现象中失效，而是质能交替导致引力时断时续，呈现出特殊的特征。
文后 图3用波粒二象性非同时的思想，将扑克牌示意图转换为下列量子结构图：
A图示之四（180°自旋）红桃Q 见文后图四
B 图示之五（360°自旋 ）黑桃A 见文后图五
C图示之六（720度自旋）扑克牌背面 见文后图六
画组合点处是物质态， 量子由三个夸克组成（近距组合）呈现普通物质特征 ，符合万有引力。
画弯曲线处是能量态，三个夸克呈现分散状态，呈现波的特征，亦不服从万有引力
D图示之七：量子为一个点，呈现永远的质量态。
E图子之八：中微子（暂无图示）思路：等分白糖的再等分，极短存在之后转化为能量或上述四种图示模型。
讨论：从文后三张图片，我们可以认为，波粒二象性事是非同时的，那么，普朗克量子波包的理论模型就是错的，因为普朗克量子波包没有体现出质能双态非同时这一思想。
更进一步的阐明波粒二象性非同时，理由①：
普朗克量子波包，与测不准原理是量子力学的两大基石。陈同荣研究发现，测不准原理用波粒二象性非同时来解释，可以得到最大的合理性。20世纪20年代，当时哥本哈根的华纳、海森堡、剑桥的保尔、克拉克以及苏黎世的埃文，薛定谔提出了量子机制，从而展开了描述现实的新画卷。他们认为，小粒子不再具有确定的位置和速度，相反，小粒子的位置测得越精确，它的速度测量就越不准确：反之亦然。
这就是著名的不确定性定理。
把这一原理放在陈氏量子模型中，就可以认为：测定其位置时，是物质态，处于三个夸克的组合状念；测量其速度时，是能量态，处于三个夸克的分离状态。由于物质态和能量态是瞬间交替进行的，所以位置和速度不能同时测准，这一对测不准定理的解释最具合理性，亦完全符合奥卡姆剃刀原理，将理论中不能被观测到的所有特征都割除掉，陈同荣更进一步以简洁合理为原则，以怀疑主义精神，在重逻辑重合理性的基础了，进行解释和重建，结合实证主义和经验主义，实现对理论构建的有力的、便于常人理解的证明，这是陈同荣哲学思想的一个鲜明特色。在陈同荣看来，量子力学的两大基础，一是测不准原理，二是普朗克量子波包，两种理论之间存在深刻的内在矛盾，必有一个存在错漏。测不准原理被大量实验证实，而普朗克量子波包对波粒二象性是不能合理解释的。
理由②： 对量子力学，我们应该承认什么，否定什么，重新建立什么？
中国科技大学教授张永德在其编著的大学教材《量子力学》12页明确指出：对于量子力学的不确定性，即实验测量中突变的不确定性和波函数概率描述中的不确定性，存在两种观点：
第一种观点，这些不确定性的存在说明我们对微观世界事物了解的不完全，实验测量中的不确定性固然说明了实验方法上的局限和近似，描述方法中的不确定性更说明了理论的不完备，说明存在未知的“隐变数”，它们尚未被量子力学纳入理论框架中去。
第二种观点，实验中突变的不确定性，并非我们实验方法、实验仪器不完善造成，而是微观客体固有的，它不能依靠改进实验方法提高实验精度来消除，正由于存在这种客观的、固有的不确定性，现有的包含与之相吻合的不确定性的理论描述是完备的，并非理论描述方式的先天不足，就是说，与经典力学迥然不同，量子力学的概率观念并不说明描述方式的不完备，而是客观现象本就如此，所谓的未知“隐变数”是不存在的，粒子力学的描述方式是完备的。
长期以来，两种观念争论不休，到目前为止，实验事实虽然都支持量子力学，但却仍然未能否定隐变数的存在。
但鉴于目前量子理论存在重大的困难，因此Dirac说：“它是到现在为止人们能够给出的最好的理论，然而不应当认为它能永远地存在下去，我认为很可能在将来的某个时间，我们会得到一个改进了的量子力学，使其回到决定论，从而证明Einstein观点是正确的，但是这种重新返回到决定论，只有以放弃某些基本思想为代价才能办到，而这些基本思想我们现在认为是没有问题的，如果我们要重新引入决定论的观点，我们就应当以某种方式付出代价，这种方式是什么，现在还无法推测”。（保罗·狄拉克(Paul Adrien Maurice Dirac,1902年8月8日-1984年10月20日),男,英国理论物理学家,量子力学的奠基者之一,并对量子电动力学早期的发展作出重要贡献...）
上述Dirac的话，出自科学出版社1981《物理学的方向》
针对以上内容，陈同荣指出，量子力学的不确定性是量子的固有性质，是由量子的波粒二象性不同时造成的。我们必须放弃普朗克量子波包，利用陈同荣哲学第17定律（不同的级别有不同的质），实现非量子级别的确定性。总之，对三大力学体系，都需要用陈同荣哲学来重新认识。
理由③：对Einstein“上帝不掷骰子”的决定论思想，与量子力学的不确定性，即实验测量中突变的不确定性和波函数概率描述中的不确定性两者的哲学统一。
量子力学接受陈同荣的波粒二象性不同时的改进后，利用陈同荣哲学第17定律可以实现哲学的统一。陈同荣哲学第17定律表述为：不同的级别有不同的质。用在力学体系上，认为量子与原子存在层次包含关系，就是说，原子、分子的级别，大于量子子的级别，量子中的质子、中子虽然也是量子，但只有物质态：而光子、电子、X射线是质能双态不同时，是双态交互；中微子可能是能态多而质态少，呈现极不稳定的状态。从质量上看，质子、中子大大多于光子电子，而电子光子的质量一定大于中微子。
光子、电子具有高速运动的特性，一旦失速，就会变为能量或物质，不再单独存在。而普朗克的等分白糖思想，加上等分白糖的再等分思想，就可以完美解释双缝现象和棱镜分光现象了。
所谓的哲学统一，就是质能双态，只存在于部分量子中，而原子级别、分子级别、更大的物体，都是稳定结构，符合爱因斯坦的决定论。上帝没有掷骰子。
理由④对德布罗意博士论文的不同见解。德布罗意的物质波概念，由于没有界定在特殊量子这一级别，是不对的。路易斯·德布罗意的物质波理论有着特殊的重要性。说明了波长和动量成反比；频率和总能成正比之关系，这一见解却是正确的。
综上所述，特殊量子光子、电子、X射线的二象性是不同时的。这符合牛顿万有引力，只是由于波粒二象性不同时，造成引力时断时续而已，测不准原理只能而且必须用波粒二象性不同时来解释。至于黑体辐射与熵推出的波粒二象性同时，是大量的量子产生的量子纠缠而造成的误读。本文是哲学建模，是对数学建模的纠错。是解决力学体系兼容的关键一步。
陈同荣 2014年4月初稿于汕头
2020，7，4定稿于重庆
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