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波粒二象性中的波,是物质粒子产生的一种波动现象吗?还是完全和粒子无关的虚无波动?

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波动现象是一种常见的日常现象,比如水波,比如机械波等。如果我们仔细观察过身边的波动现象的话,我们会说波动现象是一种“集体”运动,它和落体运动不一样。假设我们从楼上扔下一个铅球,铅球的运动可以简化为一个质点,然后我们可以用质点位置(x,y,z)随时间t的变化来描述落体的运动。

为了描述波动现象,我们仅仅盯着一个点如何动是没用的,比如我们观察在一根张紧的绳子上运动的机械波,我们如果只盯着绳子上某一个点的运动是不行的,当然在这一点上,绳子的一个小片段会随着时间来回振动,但如果你只盯着这一点,就看不到振动会沿着绳子传播出去,这就需要我们的眼睛同时盯着这一整段绳子,在某一时刻,我们假设对绳子的运动拍下一张“快照”,然后在下一时刻,再对绳子的运动拍一张“快照”,我们发现绳子上的每一点都在运动,比如在绳子的x处,绳子会偏离平衡位置q,q是x和t的函数,比如可以表示为:

我们在日常生活中碰到的波动现象,都是“集体行为”,我们可以把波动现象还原为一系列“质点”的运动。受这种经典图像的影响,我们很容易去质疑量子力学中的物质波是否也是一种大量微观粒子在一起的“集体运动”导致的。如果这个想法成立的话,其实就没有波粒二象性概念了,因为这样的话波动性就可以被还原为粒子性了。

量子力学中说的波动性,是粒子本身所具有的波动性,换句话说即便只有一个粒子也必须把它当作波去处理,用波函数来描述它的运动。这可以看做是量子世界的基本事实,我们一般通过费曼的双缝实验来引入这个事实。

根据费曼的双缝实验,我们使电子一个、一个地穿过双缝。你可以设想从电子源跑出一个电子,穿过双缝,然后落在双缝后面的屏上,记录电子在屏上的位置。等这一切都发生后,我们再让电子源跑出第二个电子,重复以上过程。

根据费曼的双缝实验,我们会发现,第一个电子落在屏上的位置完全是随机的,我们事先根本不知道它会落在哪里,第二个电子在屏上的位置也是完全随机的……,但随着落在屏上的电子的数目越来越多,我们发现电子在屏上出现的几率分布是确定的,比如是p(x),随着电子数目的越来越多,我们会越来越逼近精确的几率分布函数,这个几率分布函数和光波通过双缝形成的杨氏干涉条纹的亮度分布是一样的。

换句话说,当一个电子穿过双缝,我们虽然无法预测电子将落在屏上的哪个位置,但我们能精确地知道电子在屏上的几率分布函数p(x)。

因此我们说电子是个波,即便对一个电子我们也需要用波函数ψ(x,t)来描述它。它不是物质粒子运动产生(派生)的波,它从一开始就需要用波函数来描述,波函数提供我们所有关于电子运动的信息。

由于波函数可以很好地描述电子的运动,解释迄今为止各种各样的实验事实,所以我们也不能说物质波(波函数)是一种虚无的波动,虽然它不直接对应物理量,但通过算符我们可以把我们关心的物理量的取值从波函数中计算出来。

量子力学关于世界的描述完美覆盖了经典力学关于世界的描述,从某种意义上说,经典力学关于电子的陈述反而变得虚幻,变得不真实了。

在宏观阶段光是波,在量子级别光是粒子。

光当然是粒子,光如果是传统的波,靠什么来传播,已经证明以太是不存在的。要知道水波也是物质,单个的水也可以解释为一粒粒的粒子。声波的基础空气当然也是一粒粒的粒子,只是连在一起传播时程波动。光当然也是粒子程波动性,好比一个比地球还大的巨人,它的最小观测单位只能小到一勺勺,小不到分子原子级,那么水在它眼里当然是连续的波,而不是粒。

量子既是小于原子级别的最小的粒子。人们发现能量其实也是物质,也是粒子,能量子也是量子的一种。但要命的是人们还没真正搞懂量子是什么,光子、能量子又是什么?当以后完全搞懂,面纱揭开后可能又是另一种解释。

就像万有引力,万有引力是什么?牛顿说万有引力就是两个物体天然存在的(他那么聪明的人,当然也是知道内有玄机,只是介宜当时的条件不可能解释出来。所以他会说,我只是在海边拣到贝壳。)。后来人们说不存一种超距作用的力,也就是说地球和卫星之间不可能完全没连续就能产生引力。肯定是有东西在中间传递力。再后来爱因斯坦解释为时空弯曲,打个比方(个人瞎想):从地球南极到北极连一条橡皮筋线,这条线的中点本来是在地球中心,但是由于地球的存在会把它挤到外面来,挤到哪呢?会挤到贴着地球从南极到北极的一条经度线,而稍远一点的橡皮筋又会被这条橡皮筋挤弯在外面,就像鱼网被地球挤弯,由近到远,一层层的。刚才说橡皮筋的中点本来是在地球中心,现在被挤到地球的赤道上来了。但是橡皮筋必然有缩回到地球中的趋势,所有在橡皮筋上的物质都有掉回到地球中心的趋势,就是万有引力。

那么问题来了,橡皮筋是什么,爱因斯坦说是时空,时空又是什么?既然时空能像橡皮筋一样能被地球挤压,拉弯。那必然也会是能量或者物质吧,要不然时空就会穿到地球里面,不会被挤出来。前面说量子力学将物质和能量趋于归为一种物质,能相互转换。所以现在科学也在找引力子出来,把时空找出来,看看究竟是个什么鬼东西。

以上纯属个人观点,不对请指证。

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