如何理解「物質波」?
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「波」是能量、信息的傳播過程,當兩束波相遇,我們不能用簡單的加法把它們加起來,而是要考慮到其中「相位」的特性,因此波在物理性質上一個重要的特點就是可以發生干涉和衍射,從數學上,還可以知道波動可以服從一定的「波動方程」,或者是對於其它類型的方程,可以得到一個「波」形式(平面波、球面波等等)的解。
那麼要看某個東西是不是「波」,至少可以從以下幾點來進行判斷:
- 疊加原理。這是量子力學的基本假設之一。當看到電子的干涉、衍射圖樣的時候,應該就可以發現其中的波動性質了。電子可以是在示波管裡面被電磁場驅動的粒子(物質),也可以是穿過晶體(類似光學實驗中的「雙縫」)後發生相干疊加的波。現在我們發現連分子也可以發生衍射,見:Fullerene Diffraction。
- 看其運動是否滿足波動方程,或者在一些特定的邊界條件和近似下是否可以有波解。例如量子力學中的Schr?dinger方程就是波動方程。
- 此外,量子力學的Born解釋,爲這種波動提供了概率描述的物理圖像,波函數的模方即爲概率。
- 任何物質都可以有波動的性質,但是我們並非總能常常見到這種性質。這種時候經典力學可以爲我們提供很好的近似。簡單來說,對粒子而言,越低的溫度,越高的壓力可以使物質的波動性質變得越明顯,參見我在質子/中子/電子等亞原子粒子是不可區分的嗎?引的材料。
- 除此之外,波長越長則波動的效果越明顯。一些經典物體的波動波長的計算可以參考:物質波。
普朗克尺度的粒子,不能理解為實體存在,動量位置無線確定的粒子。而是要理解成概率,以波的形式描述。
物質在空間上的概率分布
波只是種表現,不是本質,更本質一些的是旋動。
波粒二象性,物質既具有波的性質,又具有粒子的性質,物質也可以有表現波的性質,也就是物質波。
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