波粒二象性波粒二象性(wave-particle duality)是指一切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。
在经典力学中,研究对象总是被明确区分为两类:波和粒子。
前者的典型例子是光,后者则组成了我们常说的“物质”。
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。
“波”和“粒子”的数学关系物质的粒子性由能量 E 和动量 p 刻划,波的特征则由频率 ν 和波长 λ 表达,这两组物理量由普朗克常数 h 所联系。
物质都具有波粒二象性,这个概念本身就非常可疑;同学们先不要急着反驳我的观点,我先讲几个事实。
宏观世界的认知我先不谈睡觉,我谈谈吃鸡。
一、粒子性。
现在你在荒野行动里面,拿到一把大狙,你躲在隐蔽的据点里面,瞄准每一个路过的人,q法神准而冷静,你每一q都消灭一个敌人,99声q响后,你顺利吃鸡,这就是粒子性,子d和吃鸡一一对应。
二、波。
你吃鸡赢得年度总冠军,有幸站在广场上,万众瞩目,你发表吃鸡感言,每一句话都发自肺腑,在场的每一个听众都被你的演讲打动,这就是声波的覆盖性。
三、你有没有在听过物质具有波粒二象性后,觉得你有可能在第一幕中,只开一q,就把99个人扫荡干净。
然后你赢得吃鸡年度总冠军的演讲中,无论怎么努力,台下一万人,永远只有一个听众听到你的声音?同学们,宏观世界里面会不会发生这样的奇遇?你和我谈世间万物都有波粒二象性?你什么时候见过玻璃二象性可以随意的互换的情形?咱们的世界可不是修真玄幻的世界好吗。
微观世界的颠覆我们谈波粒二象性,不是抓到一个阿猫阿狗,就来波粒二象性一把的,这必须放到微观尺度来讨论,才有实际意义。
在微观尺度里面,在到达一个电子左右的尺度,我们的科学家发现“波性质”和“粒子性质”在同一个“物体”上有着惊人的混合。
简单的说,电子有的时候有表现出粒子的性质、有的时候表现出波的性质。
而这个表现方式,和人们观测的方式有直接联系,简单的说,你用检验波的方式观测电子,它就是个波;而你用检测粒子的方式对待电子,它里面就成为一个粒子。
这可以通过著名的电子单缝和双缝实验进行验证,我就不多说了。
宏观和微观的桥梁有较真的同学这里就会提问了,既然宏观的物质遵循经典定律,而微观的粒子又只遵循量子论,那么它们的分界点在哪里?存不存在一个临界点,这个临界点又是什么?这是个好问题,而不是抬杠。
其实一切不存在分界点,而是看概率。
微观粒子世界里面,按照量子论的计算和预测,实验结果是相当的准确;而宏观物体的运动,按照经典理论,同样可以精准的预测和计算。
但是当物质开始缩小,被细分之时,经典理论的误差将增大,而量子论的计算将更准确;同样当粒子抱团增大,慢慢变成宏观物质之时,量子论的误差和经典理论的误差将缩小,逐步经典理论也可以达到相应的误差范围内。
所以,一切就看你的接受程度和实验讲究的精确程度而确定。
量子论是比经典理论适用性更强调理论,而经典理论是物质在宏观世界里面的近似值。
结语到这里,我基本表达完毕我的想法了。
有同学必然追问,梦呢?猫先生,你怎么不说梦呢?我提供几种途径来解释题主的第二段疑问。
一、科学必须可以证伪,如果一个问题不能证伪,它根本不算一个科学的问题,而将落入哲学或者扯淡的领域。
对于不可证伪的事情,我们有“奥卡姆剃刀”原则,剔除可能性极低的“解释”,否则所有的哲学讨论都会陷入无意义的诡辩。
面对相悖的两种假说,选择所需要假设最少的哪一个;如无必要,勿增实体!二、你不懂我在说什么,我再给一个暴力一点的方法:“牛顿的火焰激光剑”what cannot be settled by experiment is not worth debating——不能被试验验证的问题,不值得辩论!三、还不行,你还要问梦境呢?最后的手段——希钦斯剃刀What can be asserted without evidence can be dismissed without evidence——无证据基础的宣称,可无需证据地驳回。
题主的假设不存在,没这回事!打完收工!我是猫先生,感谢阅读。
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