光的波粒二象性 之中的波,是什麼力量保持其波動的呢?

本人物理較差,好奇心較強。如問題過於白痴,請各位嘴下留情。別罵的太狠。

我的理解是,手裡拿一個球,扔出去,球就直線飛了。

光怎麼會波動傳播呢?

如果你說水波,聲波。原理一樣。

但是,光可以在真空中傳播啊。

為什麼會有波動呢?有什麼力量可以使光波波動嗎?

不是應該沿著直線散開才對嗎?

請大師們為我解惑。謝謝了。


波動不是指它的軌跡是個波,而是指有個什麼量在它傳播的過程中在振動。

這才是波的本意:有個「什麼東西」在波動。這個東西可以是某種物質空間坐標的偏移(機械波),也可以不是。

在光里,振動的是電磁場的大小,沒有任何東西在這個傳播過程中在空間做彎彎曲曲的運動。


這個和水波等等的概念確實不一樣。水波是一種藉助介質傳播的波動,而光是電磁效應,波粒二象性中的波指代的就更加不是一個概念了。

最早,人們在水中發現了波動現象,於是開始總結並歸納這一現象的數學原理,並建立起一套分析方法,其核心是波動方程:

frac{1}{c^2}frac{partial^2u}{partial t^2}=frac{partial^2u}{partial x^2}

(如果不明白方程的意思也不要緊,下面的說明不會用到)

在水波中,u代表波動起伏的高度,但是物理學家們很快發現其他一些物理量也有類似的性質,比如電場,磁場,於是我們說光也是一種波;再後來,為了總結量子現象,人們發現這個方程也可以很好地使用,於是又說:量子也有波動的成分。

也就是說,我們有這麼多與波相關的現象,背後站著的是波動方程,而不是直覺上的類比。直覺的類比會引入許多冗餘,像是「依賴介質」、「代表運動而需要某種力量來維持」這樣的概念就是直接類比帶來的冗餘了,這些在波動方程中是沒有體現的。

---以上是概略性的回答,下面具體一些---

我們認為水波會停止,主要來源於兩個現象:傳播和耗散;

波的傳播會攜帶能量,當有限能量的波隨著傳播延展到無限的空間中時,我們就感覺波動停止了;

耗散是熱力學效應,是其它形式能量轉化成熱能的過程;

對於所有的波動,傳播都是存在的,但是否攜帶能量就另說了。像是概率波這種,能量是和粒子態相關的,並不是與波振幅直接相關;而耗散過程,對於大多數的波都是沒有的,比如真空中的光波,並沒有介質來讓他耗散。所以,直覺上認為波都會停止,是沒有普遍性的。

以上


微觀粒子的波動,不能用常理的機械波來描述。

它是一種概率波,大家試驗中看到的波動形象,實際上是粒子在不同位置出現的概率高低而形成的。

所以,這是微觀粒子的一個自身固有的屬性,並不需要外界的力量來維持。


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