為什麼即是粒子又是波(麻煩看一下描述謝謝)?
問一個很膚淺的問題。
微觀粒子比如電子,具有波粒二象性,但是卻只有粒子和波的某一些特性,另一些特性是沒有的。有粒子的能量動量,卻沒有固定的軌跡;有波的干涉衍射,但是振幅卻沒有明確的物理意義。那它們只是具有粒子與波的一部分特性,但是為什麼說它們即是粒子又是波,而非一種新的物質存在形式?就好像孩子繼承了爸爸媽媽各一半染色體,你說他/她即是爸爸又是媽媽,不是她/他自己,這麼不是很搞笑嗎?
謝邀。
波粒二象性嚴格地說是「既有粒子性,又有波動性」,它們分別就是指你說的微觀粒子具有的那些特性,並沒有默認擁有粒子或波的所有特性。
至於「一種新的物質存在形式?」,它有個名字,叫量子態。你有這樣的疑惑,最根本的原因還是沒法離開形而下的世界,把自己在宏觀中總結出來的經驗用在微觀是不合適的,因為物理學家已經知道微觀和宏觀具有完全不同的規律。
不不,你弄反了。波動性或者粒子性才是derived,「波粒二相」才是本質的。
波粒二象的本質就是不確定性原理,不確定性原理的本質就是不存在一種分布,使其傅立葉變換的時域與頻域分布均為「緊縮」的。
人類對世界的理解本來就是相當膚淺的,目前的理解只是一種對現象的形式化的表述。至於為何這樣,真沒人知道。
不只是光具有二象性,所有物質都有這個性質,其實就是量子性。至於量子力學的本質,引力從何而來,都是沒人搞得清楚的。這麼說吧,光的波動性和粒子性是不同的人在不同的實驗中發現和總結出來的,他們都是光的特徵性,或許人們在以後的實驗中會發現光的新特性,那時候就會叫光的什麼三象性了,所以不必糾結。
我想拋開一切的定律與權威說說我自己的理解,即然它有粒與波的一部分特性,那是不是說明波和粒是一種不同形態的同一種物理現象。這是不是量子的特性的一種補充。
波粒二象性產生的原因是位置的不確定性。當位置越確定,量子越表現出粒子特性,當位置越不確定,量子越表現出波的特性。
題主很有學物理的感覺,事實是不可否定的,確實如題主所說,兩方面都有但不是全部都有,沿著這種想法就是波粒二象性的正解吧。面對事情,有什麼說什麼,像題主學習,當年自己走過彎路,好幾年才意識到自己理解有偏差,不能單靠字面意理解。
我借用此前寫的讀書筆記(讀上帝擲骰子嗎)的一個片段來回答下這個問題,不是太專業,只是我的一個理解:
波粒二相性,相信有太多人聽說過這個名詞,然而真正能理解的比例可能不會太多。事實上,我也是在讀這本書這段時,聯繫之前看到的一篇「為什麼沒有綠色毛髮的哺乳動物」的問題(鏈接在這裡:為什麼沒有綠色毛髮的哺乳動物? - 小城的回答)才突然有了豁然開朗的感覺。譬如對一隻紅色的氣球,對於一般擁有三色視覺的我們而言,是紅色;而紅綠色盲看到的,是我們所看到的綠色;而如果對於一隻擁有四色視覺甚至更多色覺的生物而言(這類生物在地球上太多了,想了解更多請自行百度),所看到或許是一種我們無法描述的三色之外的顏色。那麼問題來了,這隻氣球真的是紅色的嗎?不,只是因為我們用擁有三色視覺的眼睛來看,所以我們認為這是紅色,用另一種方法觀測,它就不再是紅色,我們也許能理解是什麼顏色(譬如紅綠色盲所看到的),也許無法理解是什麼顏色(譬如更多色視覺生物所看到的)。光也具有這種特點,我們用雙縫實驗去觀測,它呈現的就是我們所能理解的波動特性,當用光的色散模型去觀測,它呈現的就是我們所能理解的粒子特性,不管我們以什麼方法來觀測,光就客觀的放在那裡,一種既不是純粹的波,也不是純粹的粒子,但既能體現出波的特性,也能體現出粒子的特性。
如果還是覺得抽象不好理解,那我再換個說法。我們現在的世界,不算時間,可以認為是三維的,假設我們的世界是二維的,譬如將一個xy坐標軸的在平面上無限拔高,即x軸y軸不再是一條直線,而是一個垂直於平面的牆,我們這時候可以稱之為x牆和y牆了,而假設光是一個三維立體,我們觀測光,要麼在x牆上觀測,要麼在y牆上觀測,觀測到的是光這個三維立體到x牆或y牆上的投影(注意是觀測投影)。這時我們就發現了一件很矛盾的事:不管用什麼方式,在x牆上觀測到的光是圓形,在y牆上觀測到的光是矩形。那麼,處於二維世界的我們就很糾結了:光到底是圓形的還是矩形的呢?都不是,一個處於三維世界的人看著處於二維世界的我們在發笑,光是一個圓柱啊。這就是理解光的波粒二相性的另一種方式了。不過即使我們的世界真的是二維的,光也不一定是三維的,也許十維都有可能,不過那些觀測方法,身處二維世界的我們也許永遠也無法掌握罷了。
即,我認為關鍵在於觀測手段的局限性.
波粒二象性只是個名字而已,你也可以取個其他名字,更本質的東西在於粒子和波的性質只是不同條件下的特殊表現,以前上百年的爭論在於它們沒能認識到這是同一本質的不同側面。如同一塊石頭,正面看像個猴子,背面看像只貓,你能說它既是貓又是猴子么,可以,也不可以,關鍵在於二十世紀前的物理學家都只從一個角度去看,然後找各種證據論證結論,從而引發爭論
參照盲人摸象。人類對於微觀世界而言,都是盲人。用了不同的手段去摸粒子,然後就「看」到了不同的一面。
波粒二相性是本質
波動性或粒子性是它在不同狀況下展現的 相
它不是與波動性和粒子性同級平行的概念
所以這種說法不對
目前沒有找到更好的理論描述
推薦閱讀:
※量子水杯是真的嗎?
※什麼叫強關聯繫統?
※量子信息和量子計算對物理和計算機的基礎要求怎麼樣?
※量子計算機的原理和電子計算機走重疊嗎?它的出現會不會顛覆電子計算機產業?
※如何利用量子糾纏效應實現信息傳播?