对波粒二象性的理解和认识
对光的波粒二象性的理解与认识(毕业论文)
2013届本科毕业论文对波粒二象性的理解与认识学院：物理与电子工程学院专业班级：物理 08-8班学生姓名：努尔麦麦提·阿不都克热木指导老师：巴哈迪尔老师答辩日期：2013年5月11日新疆师范大学教务处对波粒二象性的理解与认识摘要：波粒二象性是指某物质同时具备波的特质及粒子的特质。
波粒二象性是量子力学中的一个重要概念。
现代观察认为微观粒子,无论是光子,电子以及其它所有基本粒子,在极微小的空间内作高速运动时有时显示出波动性(这时粒子性不显著),有时显示出粒子性(这时波动性不显著).这种在不同条件下分别表现为波动和粒子的性质,或者说既具有波动性又具有粒子性,就称为波粒二象性(简称象性)。
波粒二象性理论的提出在物理学的发展史上具有重要意义,本文从人们对光本性的认识出发,到把波粒二象性推广到一切物质,比较系统地阐述了波粒二象性理论的产生和发展过程。
在这个过程中探索物理学与哲学的联系，并对其中所体现的哲学观点做了尝试性总结关键词：波粒二象性，波动性，粒子性，电子衍射，德布罗意波目录1.引言 (4)2.光的波粒二象性 (5)2.1光的波动性. (5)2.2光的粒子性. (6)2.3光的波粒二象性. (8)3电子衍射实验 (10)3.1.电子衍射实验 (10)3.2实验数据与处理. (14)4.波粒二象性的意义和后期成果 (15)5.结论 (16)参考文献 (17)致谢 (18)引言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。
1882年德国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。
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，爱因斯坦提出光子假设，成功解释了光电效应，因此获得1921年诺贝尔物理奖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。
对波粒二象性的理解和认识
对波粒二象性的理解和认识摘要：本文介绍了波粒二象性的概念，阐述了该概念在光学和量子力学两方面的重要意义，利用波粒二象性理论解析了与其密切相关的光电效应现象，并叙述了波粒二象性理论的诞生与发展史，希望能增进大家对这一概念的了解。
在近代物理学中，波粒二象性是一个具有极高知名度的词汇。
但许多人对其的了解仅限于表面，对其本质概念、意义、诞生、发展的了解程度都不高，本文将于此对这些进行一定程度的介绍说明。
一、波粒二象性的概念波粒二象性是一种量子力学概念，用于描述一种特殊的物质特征，即物质同时具有波动性和粒子性。
最初，这种概念只被用来诠释光的特性，但随着相关研究的不断发展，人们认为所有的微观粒子都具备波粒二象性，该概念的应用和研究领域都得到了极大的拓展。
根据量子力学理论，微观粒子均具有波粒二象性，但在通常情况下往往体现为单一性质。
因为当微观粒子体现出波动性时，粒子性会变得不显著，相对的，当微观粒子体现出粒子性时，波动性会变得不显著，两种性质何者体现出来取决于不同的条件。
因此，从本质上来看，波粒二象性这种概念也可以看作是在描述微观粒子的这种特殊行为。
如前文所述，波粒二象性最初是爱因斯坦为诠释光的性质问题所提出的，属于光量子学说的一部分。
根据该理论，光的构成基础是光子，这是一种光能量子，拥有动能与动量，因此光虽然在宏观上会体现出明显的波动性，但在微观上则是粒子性更为显著，即光具有波粒二象性。
这种说法完美地解释了光电效应，因为光电效应中的电子是被光子撞击出去的，而光子带有能量，能量值为光频率与普朗克常数之积（光电效应方程），光子想要击出电子，携带的能量必须达到一定值。
根据量子化效应，电子在接受光子能量时只能整份接受，所以光子能否把电子击出取决于每个光子的单份能量，而不是总能量。
虽然光强越高，光子数量也就越多，但光强对单份光子的能量并无影响。
因此，最终决定光子能否击飞电子的是决定单份光子能量的光子频率，而光子频率同时决定了光的颜色。
对波粒二象性的理解与认识
对波粒二象性的理解与认识资料整理：王金诚（资环学院环境09-1）爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释，指出光波同时具有波和粒子的双重性质。
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。
关键词：波粒二象性；光电效应；波；粒；电子衍射；电子；波粒二象性是指某物质同时具备波的特质及粒子的特质。
波粒二象性是量子力学中的一个重要概念。
从惠更斯和牛顿的早期光理论开始，中间有费涅尔、麦克斯韦和杨、爱因斯坦和光子、光电效应方程、德布罗意假设、波恩概率波和薛定谔方程，一直都在研究波粒二象性。
到目前为止，有关波粒二象性的研究还在继续。
一、光的波动说与微粒说之争光一直被认为是最小的物质，虽然它是个最特殊的物质，但可以说探索光的本性也就等于探索物质的本性。
在整个科学发展史上，整个物理学正是围绕着物质究竟是波还是粒子而展开的。
（一）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，迪卡尔在他《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。
（二）格里马第发现了光的衍射现象格里马第设计了一个实验：让一束光穿过一个小孔，让这束光穿过小孔后照到暗室里的一个屏幕上。
他发现光线通过小孔后的光影明显变宽了。
格里马第进行了进一步的实验，他让一束光穿过两个小孔后照到暗室里的屏幕上，这时得到了有明暗条纹的图像。
他认为这种现象与水波十分相像，从而得出结论：光是一种能够作波浪式运动的流体，光的不同颜色是波动频率不同的结果。
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。
（三）胡克提出了“光是以太的一种纵向波”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。
波粒二象性的实验验证与理解
波粒二象性的实验验证与理解波粒二象性是指微观粒子既可以表现出波动性质，又可以表现出粒子性质。
这一概念是量子力学的基础之一，对于解释微观世界的行为非常重要。
在过去的一个世纪里，许多实验都验证了波粒二象性的存在，丰富了我们对于量子力学的理解。
一种经典的实验验证波粒二象性是双缝干涉实验。
这个实验被用来验证光的波动性质，但后来也被用来验证电子、中子等微观粒子的波动性质。
在双缝干涉实验中，一个光源或粒子源发出的微粒通过两个非常窄的缝隙，并在屏幕上形成一系列干涉条纹。
如果将其视为粒子，我们会认为微粒会通过其中的一个缝隙，然后在屏幕上形成两个亮斑。
然而，实验结果表明，不是这样的。
当足够多的微粒通过缝隙后，它们会在屏幕上形成干涉条纹，这是波动理论的结果。
更令人惊讶的是，当实验者开始观察这些微粒通过缝隙的过程时，情况发生了变化。
事实上，当有人试图观察微粒通过一个缝隙时，情况就会变成像粒子那样，只能通过其中一个缝隙，然后在屏幕上形成两个亮斑。
这就是著名的"观察者效应"，它对量子物理学的理解产生了深远的影响。
观察者的存在会影响微粒的行为，将其从波动态转变为粒子态。
另一个实验证实了波粒二象性是散射实验。
在散射实验中，微粒通过一个势能场，如一个原子核或一块晶体，然后散射到不同的角度上。
从经典物理的角度来看，我们会认为微粒会像棋子一样撞到物体上，然后改变运动方向。
然而，实验结果表明，微粒的散射模式与波动性质相关。
这可以通过散射实验中的干涉效应来解释。
如果将微粒视为波动，那么它们将在势能场中相互干涉，形成干涉图案。
实验证明，这种干涉图案与实际观测到的散射图样非常吻合。
波粒二象性的实验验证为我们提供了一种理解微观世界的新视角。
这种理解不仅解释了实验中观察到的现象，还揭示了量子物理学的深层结构。
实验结果表明，微观粒子在特定条件下既可以表现出波动性质，又可以表现出粒子性质，这取决于观察者的存在和实验条件的变化。
名词解释光的波粒二象性
名词解释光的波粒二象性光的波粒二象性：一场令人着迷且具有深远意义的理论光，作为一种电磁波，既具有波动性质，也表现出粒子特征。
这种既有波动性，又有粒子属性的性质被称为光的波粒二象性。
对于光的波粒二象性的解释，是一个复杂而又深奥的理论。
在本文中，将深入探讨这一引人入胜的现象，以期加深对光学的理解与认识。
光的波动性是波粒二象性的重要组成部分。
早在17世纪，荷兰科学家赫歇尔就发现了光的波动性。
他以经典的双缝干涉实验为基础，证明了光在传播过程中会发生干涉现象。
通过将光传播的路径分为两条，然后让光线通过两个细缝，最后在屏幕上形成干涉条纹。
这一实验结果证明了光的波动本质。
然而，当科学家在20世纪初深入研究光的行为时，他们意外地发现了光的粒子特性。
这个发现是通过光电效应实验来得到的。
在光电效应中，当一束光照射到金属表面时，会产生电子的释放。
研究者发现，光的能量并非以连续的方式传递给金属中的电子，而是以粒子的方式，即光子。
这一发现极大地改变了人们对光的认识。
进一步研究显示，光不仅能够像波一样通过空间传播，还表现出粒子的行为，比如具有能量和动量。
这种现象被形象地称为光的波粒二象性。
光的波粒二象性的实验基础之一是杨氏双缝干涉实验。
在这个实验中，研究者在光线通过两个细缝后，在屏幕上观察到干涉条纹。
但当光的强度被削弱至极限时，只有一个光子通过一个缝隙的情况时，仍然能够观察到干涉条纹。
这一实验结果表明，即使是光的粒子也具有波动性。
另一个证明光的波粒二象性的实验是单光子干涉实验。
在这个实验中，研究者通过光子传递装置，逐个发射出一个光子，然后再让它通过两个细缝。
结果让人意外的是，当足够多的光子通过后，在屏幕上形成了干涉条纹。
这表明，即使是单个光子，也能够表现出波动性。
对于光的波粒二象性的解释，量子力学提供了一个完整的理论框架。
量子力学认为，光的波动性和粒子性是统一的，而不是相互独立的。
在量子力学的描述中，光被视为由许多个离散的能量量子组成的粒子流。
对波粒二象性的理解
量子力学题目: 专题理解：波粒二象性学生姓名专业学号班级指导教师成绩工程技术学院2016 年 1 月专题理解：波粒二象性前言：波粒二象性（wave-particle duality）是指某物质同时具备波的特质及粒子的特质。
波粒二象性是量子力学中的一个重要概念。
在量子力学里，微观粒子有时会显示出波动性（这时粒子性较不显著），有时又会显示出粒子性（这时波动性较不显著），在不同条件下分别表现出波动或粒子的性质。
这种量子行为称为波粒二象性，是微观粒子的基本属性之一。
但从经典物理学的观点来看，“微粒”和“波”是相互排斥的概念，或者说“波”与“微粒”是两种截然对立的存在。
一个东西要么是波，要么是微粒，即“非此即彼”。
那么究竟自由理解波粒二象性呢？通过对量子力学课程的学习以及查阅相关资料，我对其有了更深的理解并做了以下整理与总结。
一、波粒二象性理论的发展简述较为完全的光理论最早是由克里斯蒂安·惠更斯发展成型，他提出了一种光波动说。
稍后，艾萨克·牛顿提出了光微粒说。
光的波动性与粒子性的争论从未平息。
十九世纪早期，托马斯·杨完成的双缝实验确切地证实了光的波动性质。
到了十九世纪中期，光波动说开始主导科学思潮，因为它能够说明偏振现象的机制，这是光微粒说所不能够的。
同世纪后期，詹姆斯·麦克斯韦将电磁学的理论加以整合，提出麦克斯韦方程组。
应用电磁波方程计算获得的电磁波波速等于做实验测量到的光波速度。
麦克斯韦于是猜测光波就是电磁波。
1888年，海因里希·赫兹做实验发射并接收到麦克斯韦预言的电磁波，证实麦克斯韦的猜测正确无误。
从这时，光波动说开始被广泛认可。
为了产生光电效应，光频率必须超过金属物质的特征频率，称为其“极限频率”。
根据光波动说，光波的辐照度或波幅对应于所携带的能量，因而辐照度很强烈的光束一定能提供更多能量将电子逐出。
然而事实与经典理论预期恰巧相反。
1905年，爱因斯坦对于光电效应给出解释。
量子力学中的波粒二象性现象启示
量子力学中的波粒二象性现象启示波粒二象性是指微观粒子既表现出粒子的离散特性，又表现出波动的连续特性。
这一现象在量子力学中被广泛研究，从而带来了许多科学和技术领域的重要发现和应用。
波粒二象性的发现与量子物理学的兴起密不可分，并为我们认识自然界的微观世界提供了新的见解。
本文将探讨波粒二象性现象在量子力学中的重要性和启示。
量子力学是描述微观世界行为的理论框架，而波粒二象性是其核心之一。
在传统的牛顿力学中，粒子被视为具有确定位置和动量的点状物体。
然而，当科学家研究辐射现象时，他们却发现一些奇特的现象，无法用经典物理学解释。
例如，当光通过狭缝时，光线在屏幕上形成明暗交替的干涉条纹，表明光具有波动性。
然而，当科学家将光强度减弱到仅剩几个光子时，仍然可以观察到这种干涉现象，这证明光同时也具有粒子性。
波粒二象性的发现引发了量子力学的诞生。
根据量子力学，微观粒子的行为不能完全由经典的牛顿力学描述，而需要用波函数来描述其状态。
波函数是一种数学函数，它描述了微观粒子在空间中的可能位置和可能动量。
当波函数处于叠加态时，即多种可能性同时存在的状态，微观粒子既可被看作是一种波动，又可被看作是一种粒子。
波粒二象性在科学研究和技术应用中具有重要意义。
首先，波粒二象性的发现促进了我们对自然界本质的理解。
传统的经典物理学只能解释宏观世界的行为，而波粒二象性揭示了微观世界与宏观世界之间的巨大不同。
微观粒子的波粒二象性提示了自然界存在着一种潜在的非常规规律，超越了经典物理学的边界。
其次，波粒二象性的理解带来了许多重要的科学发现。
例如，量子力学为我们提供了对粒子运动的精确描述。
基于波函数的计算方法，我们可以预测粒子在不同系统中的行为。
波粒二象性的理论框架帮助解释了原子和分子的结构、激光的产生和光谱现象等。
这些科学发现不仅推动了基础研究的进展，还为新材料的开发和技术改进提供了重要的指导。
此外，波粒二象性也影响到了现代通信和计算领域。
量子力学的发展使得量子通信和量子计算成为可能。
对波粒二象性的理解与认识
对波粒二象性的理解与认识摘要波粒二象性现象作为物理量子力学的一个里程碑，意义重大，它首次提出了某些物质同时存在波的特性和粒子的特性。
上个世界伊始，爱因斯坦完美的解释了光电效应，提出光波具有波粒二象的性质。
与此同时提出假说，认为电子具备波的干涉、衍射现象，这些猜想以及被后世所证实。
笔者通过简单阐述波粒二象性的历史渊源，并分析一些现象，对光的波粒二象性进行初步的探讨。
关键词波粒二象性；粒子；量子中图分类号o431 文献标识码a 文章编号1674-6708（2012）64-0075-021 光的波粒二象性发展过去人们一直认为光是特殊的物质，它是所有物质中最小的物质，因此在科学发展的进程中，许多优秀的科学家前赴后继的研究光的本质是波还是粒子，旨在以此对物质的本质作出根本的定性。
笛卡尔在探究光的本性问题时提出了两种不同的假说，一种假说是认为光通过“以太”这种媒质进行传播的，另一种假说则认为光有着与微粒近似的特性；英国物理学家胡克认为光是以太媒介中的一种纵向波，他复核了格里马第的试验通过观察肥皂泡膜折射出颜色，得出光波频率是决定去颜色的结果，以此支撑他所提出的假说；1672年牛顿提出了光的微粒假说，他认为光的本质是由微粒组成的；惠更斯借助前人研究成果，通过反射试验和折射试验证实了光的波动性，系统的完整的对光的波性进行了详细阐述。
他认为光的本质是一种依靠介质为媒介进行纵向传播的机械波。
对光的研究在1808年出现了戏剧性变化，物理学家拉普拉斯通过试验发现了光的偏振现象，进而提出来偏振定律，这让波动说陷入自我矛盾的尴尬境地，从而促进了物理学家对物理光学的研究转到了微粒说的发展方向。
面对着这种错综复杂的情况，杨氏对光学又进行了一次更高层面的研究，1817年，他果断否认了惠更斯关于光是纵波的说法，提出了光是横波的论断，这有效的解决了光出现偏振的问题，随后他借鉴了牛顿的学说，创立新的光波理论。
杨氏曾与隶属于牛顿阵营的阿拉戈探讨自己的新观点。
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对波粒二象性的理解与认识
摘要:光的波粒二象性被发现之后,德布罗意由此得到启发,大胆地把这二象性推广
到物质客体上去,提出了实物粒子也具有波粒二象性的理论。
本文结合所学知识，通过对波粒二象性发展的简单梳理，阐述了目前自己对其的理解与认识。
引言
量子论和相对论是近代物理学的两大支柱, 两者都改变了人们对物质世界的根
本认识并对20世纪的科学技术、生产实践起到了决定性的推动作用。
相对论以相对时空观取代源于常识的绝对空观, 量子力学则用以物质粒子的波粒二象性为基础的
概率来描述物质粒子的行为, 使物质粒子的行为具有了神秘的不确定性。
经过课本
上的知识的学习，我进行了进一步的了解总结与思考。
1.光的波粒二象性
光究竟是粒子还是波？这个问题涉及对光的本性的不同认识。
1672年,牛顿向英国皇家学会递交了一篇《关于光和色的新理论》的论文。
他认为光是由许多机械微粒组成的,提出了光的微粒说。
19世纪托马斯·扬和其他一些人决定性的证明了, 光的粒子理论是错误的。
他们认为,光更应该是一种波。
关于波,我们熟悉的一种特性是,干涉。
托马斯·扬利用他的著名的双缝实验装置制造出两个光波源, 并观察到光也
有类似的干涉图案。
这样,在19世纪下半叶，光的波动说占了统治地位。
但是,没有过多久,19世纪末进行的一些实验,发现了一些新的实验现象,不能用光
的波动理论解释。
这些实验里面最著名的就是光电效应和康普顿效应,。
而爱因斯坦在普朗克的量子假说基础上提出的光量子假说，对光电效应成功地解释,又复兴了以前的光的粒子论。
但这一次并没有否定波动说, 而是由此得出了光的波粒二象性的
结论。
2.物质波
1923 年, 德布罗意在光有波粒二象性的启示下, 提出实物粒子也具有波动性的
假说。
德布罗意认为, 任何运动着的物体都伴随着一种波动, 而且不可能将物体的运动和波的传播分开, 这种波称为相位波。
存在相位波是物体的能量和动量同时满足
量子条件和相对论关系的必然结果。
后来薛定愕解释波函数的物理意义时称为,物
质波,。
德布罗意的物质波理论是在没有得到任何已知事实支持的情况下提出来的, 所
以还只能是一种假说。
1 927 年初, 戴维孙和革末通过电子束在镍单晶体表面上散射的实验，观察到了和X射线衍射类似的电子衍射图像，首先证实了德布罗意假说的正确性。
同年G. P. 汤姆逊用多晶体薄膜做电子衍射实验，也观察到了和X射线衍射类似的电子衍射图像，实验观测和由德布罗意理论得到的结果非常一致, 这充分证明
了电子具有波动性, 再一次用无可辩驳的事实向人们展示了德布罗意理论是正确的。
以后, 人们通过实验又观察到原子、分子等微观粒子都具有波动性。
实验证明了物质具有波粒二象性, 不仅使人们认识到德布罗意的物质波理论是正确的, 而且为
物质波理论奠定了坚实基础。
3.波粒二象性的物理意义
（1）波长是物质波的特征量
由验证实验所得到的干涉衍射图样与x射线、光波对应的干涉、衍射图样的相似性，充分说明了微观客体具有波动性。
测得的波长与理论计算相符，说明德布罗意公式是正确的，且波长是描述物质波的特征量。
（2）不确定关系
早先，人们曾用假想的电子单缝衍射实验,推证了用位置和动量描述微观客体的不确定关系。
1961 年约恩逊完成的电子单缝衍射实验，把假想变成了现实。
这相当于从实验上验证了不确定关系的正确性, 同时说明了单个电子的行为是无法测知的，故不能用位矢和动量作为基本物理量来描述微观客体的运动状态。
（3）粒子性
与物质作用时显示在干涉、衍射实验的观察屏上或用探测器测量，得到的微观客体总是以一个整体出现在空间的一个局域范围内，且具有微观客体的整体质量、动量、能量、电量等，这表明微观客体与物质作用时表现出粒子性。
（4）传播过程具有波动性
让一个一个单电子通过双缝, 最终能在观察屏上得到干涉图样，表明微观客体
在传播过程中具有波动性, 且微观客体的干涉是自己与自己的干涉。
（5）波粒二象性的统一
在电子衍射实验中，单电子一次入射，在屏上只能得到一个点,绝不能得到任何衍射图样。
单电子的多次入射，屏上无规分布点的集合将展现出有规则分布的衍射图样，且与大量电子短时间入射的图样相同,说明微观客体的波&粒二象性服从统计规律，没有单电子的波动性和相干性，就没有大量无规则分布的粒子性所表现出的衍射图样，而统计解释,，则把波粒二象性融合到同一微观客体中。
4.微观粒子波粒二象性的解释
微观粒子既具有波的特性,又具有粒子的特性,那么微观粒子究竟是什么呢? 如
何理解微观粒子的波粒二象性呢?
首先,让我们以对月亮的认识为例作个类比。
月初时,月亮看来像是钩子;月圆时,
月亮看来像是盘子。
其实,它既不是钩子也不是盘子,而是像地球一样的球体。
这一点直到”阿波罗”号载人飞船成功登月以后才得到了确认。
可见,在没有找到恰当的概念去理解新现象时,人们总希望借助旧有的概念去描述它,因而往往难以描述得很确切。
对微观粒子的认识也是一样:它既不是弹丸似的粒子,也不是波浪似的波。
以电子为例,它通过晶体时产生干涉或衍射现象——表现出波动性(即叠加性) ; 而当它通过威尔
逊云室时又留下径迹——表现出粒子性(即整体性) 。
这就是说,人们要认识肉眼看不到的微观粒子,只能像“瞎子摸象”一样用仪器去“摸”,在某种条件下“摸”出来的“象”是波，在另一种条件下“摸”出来的“象”是粒子,。
微观粒子是新东西,用旧概念去反映它必然会感到蹩扭,这是不足为奇的。
但是,科学毕竟是严谨的、客观的。
研究表明:微观粒子既不是经典的波,也不是经典的粒子,它是具有波动和粒子双重特
性的第三种客体,是波粒二象性的矛盾统一体。
5.进一步讨论
按现代的量子力学的理解，什么是电子，电子的状态是由薛定谔方程或狄拉克方程的解描述的，除此之外, 不需要别的什么画蛇添足式的解释. 按照今天最广泛的持有并且同已建立起来的量子力学数学方程式相协调的观点, 一个电子是一件抽象的事物, 它不再能够使用日常经验所熟悉的样子去直觉地理解,而是要通过运用数学算符,可观察量和态等形式上的步骤去确定的。
把电子或者光子当作微粒的描述, 会产生许多难以避免的困难.我们常常看到的,在双缝衍射里一个粒子同时穿过两条狭缝, 或者说它有一部分穿过一条狭缝, 另一部分穿过另一条狭缝的各种说法,从根本上说来都是不对的.我们当然可以说清楚光(电磁场)是怎么穿过双缝衍射装置的,它是以相干态的形式穿过的.然而,相干态的光子数十分不确定的, 所以我们不能够使用光子的语言去说明这种过程. 在美国马里兰大学的一个实验组, 成功地做了一系列精心设计的量子光学实验, 企图表明量子力学的基本观念遇到了新的困难. 但是,他们所说的解释上的困难,都是运用光子语言时遇到的困难.即这一类实验,本来就不适宜于运用光子语言去描述.撇开光子语言,运用以有关态函数为基础的正确描述方式, 这些实验现象的解释,就完全不存在什么困难了。
同样,把电子或者中子看作波动,也会产生解释上的困难. 最后一个例子,2002年发表的对一个中子反弹实验的解释里, 把薛定谔方程的定态解混同于经典物理学里的驻波, 由此产生了一些不应有的误解. 例如,有的评论里竟说“当粒子的运动受到限制,根据量子力学原理,物质的波动性质会导致相长和相消干涉构成了量子化的起源”等等.实际上, 量子力学的基本原理里面根本没有“物质的波动性质”这一观点,只有薛定谔方程的解才是基本的; 一切有关讨论必须以薛定谔方程为基础, 不应当随意添加一些从经典物理学或者早期量子论里搬来的论据.正如费曼所说:每一样东西都既像这个,又像那个.所谓“二象性”,不过是反映了在量子力学的建立之前那一段混乱时期的困惑心理,有了薛定谔方程,就对电子的行为给出了恰当而精确的描述. 不应当再用微粒或者波动之类的经典物理的概念去理解它们。
结语
物质粒子所以具有波动性,是因为物质粒子本身就是真空中的一种波。
而所以物质粒子或者说真空中的这种波具有粒子性,是因为这种波由于其非线性和色散性的共同作用聚集在一起而不散开,从而形成稳定的“波包”,表现出粒子性。
波粒二象性已经成为物理学中关于微观物质的基本属性之一。
对物质这样的两种描述归于一体,存在如下两种原因;一种是我们不能放弃物质的实体性,即粒子的特性。
另一方面,在描述物质基本粒子的状态中,采用波的描述状态中,和物质实体本身的描述吻合。
参考文献:
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