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电子到底是粒子还是波?它为何具有波粒二象性?

2022-11-25 21:09:40 3051

摘要:先说答案:电子是波!确实,在我们的固有思维里,会认为电子是粒子。上学时课本上会告诉我们光子既是粒子也是波,这就是波粒二象性,电子也是一样。不过,在量子力学里,并没有粒子的概念。量子力学并没有波粒二象性的概念,也没有说某个粒子既是粒子又是波,...

先说答案:电子是波!

确实,在我们的固有思维里,会认为电子是粒子。上学时课本上会告诉我们光子既是粒子也是波,这就是波粒二象性,电子也是一样。

不过,在量子力学里,并没有粒子的概念。

量子力学并没有波粒二象性的概念,也没有说某个粒子既是粒子又是波,或者说有时表现为粒子特性,有时表现为波的特性。爱因斯坦虽然通过光电效应证明了光以离散的形式出现,但并没有说离散的能量就是粒子。

说白了,粒子,其实是不存在的。

之所以很多地方会用到粒子的概念描述,更多的是方便大家理解想要理解的意思,毕竟我们的固有思维里认为粒子是肯定存在的。

而如果能完全排除粒子的概念,全部用波来代替,那么理解量子力学就会简单很多,就像物理学家德布罗意做的那样,直接用物质波来描述。

德布罗意之初,所有的粒子实际上都是某种波,并给出了波量子的波长与动量之间的关系公式,为之后的薛定谔波动方程指引了方向。

其次,我们经常所说的波粒二象性误导了很多人。

很多人认为,波粒二象性意思就是说某种事物既是粒子又是波,或者说既表现出粒子特性,又表现出波的特性。

但波粒二象性体现出的就是波动性,而所谓的粒子特性只是波动性在特定条件下的一种表象而已。说白了,波动性才是更本质的东西。

打个比方,引力是一种表象,而时空弯曲才是更本质的东西。

这也是为什么我们会用波函数描述基本粒子(暂且这么叫)的行为特征,当我们测量电子的行为时,波函数就会坍缩,于是我们就发现了电子,很多人就会认为发现的电子就是粒子,但其实并非如此。

在测量的过程中,电子这种波并不会转换为粒子,它始终是波,只是在测量是电子变成了“无限定域性”的波而已。

什么意思?就是说,不管在什么空间,对于电子来讲都只能算作局部,测量行为并不会让电子这种波变成电子,只是从一个无限存在的波变成局部的波。

而现代科学体系早就指出,基本粒子其实就是波的激发形成的,也就是,本质上还是波,只不过是到激发的波,也就是说,波的不同表现形式就会形成我们常见的不同粒子!

可能有些绕嘴,但你只需要记住,电子就是波,只能是波,而且总会是波!

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