量子化把『粒子』變成『波』

量子化把『粒子』變成『波』

（物質波等概念也要『名正言順』（3））

物理學在上世紀20年代建立了量子力學後，接著又在30年代開始建立量子場論。現在，量子力學和量子場論都是已得到許多實驗事實驗證過的完善理論，並且在科技上有很多方面的應用。

把經典理論（即非量子理論，如牛頓力學理論、狹義和廣義相對論力學理論等）轉變為量子理論的過程叫『量子化』。例如，量子力學可視為把牛頓力學理論量子化的產物，量子場論可視為把狹義相對論力學理論量子化的產物；而量子引力理論則應是把廣義相對論力學理論量子化的產物，可是由於出現很多困難，量子引力理論尚未建成。

『量子化』有很豐富的內容，由於要涉及到很多量子力學和量子場論的知識，本文不可能全面介紹，故只討論『量子化』的下述兩點表現：

1、『量子化』可使物質粒子出現『波性』（實為『場性』）。

2、『量子化』使物理量（如動量、能量、電磁勢等等）變為『算符』。

這兩條表現都需要解釋，先看第2條。

現在來說明上述第1條『量子化』的表現。實驗事實告訴我們，微觀粒子存在干涉現象，宛如波的干涉一樣，這意味著『量子化』可使物質粒子出現『波性』，它實為

式（4）是薛定諤波動方程，它是把牛頓力學量子化的產物，式（5）是克萊因-高登波動方程，它是把狹義相對論力學量子化的產物。式（4,5）都是場方程，它們反映了『量子化』可使物質粒子出現『波性』。這裡要注意，式（1,2）的關係只適用於質點，因之式（4,5）的關係也能只適用於質點。

為什麼『量子化』可使物質粒子出現『波性』？為什麼『量子化』會使物理量變為『算符』？這是初學量子力學時常會出現的問題，也是人們常常爭論的問題；在後續博文中我們將進行討論。

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