在物理學中為什麼要將波和粒子對立起來看待?

粒子為什麼叫粒子,只是因為小才叫粒子嗎?電子、質子、中子可以當作粒子,石頭為什麼不是粒子?兩者之間只是幾何尺寸的區別而已。在現今物理體系中,粒子與非粒子的界限在哪裡?如果有一個臨界尺寸的話,那麼那個尺寸是多大?波為什麼叫做波,粒子可以用形狀大小來描述,波可以用頻率、波長來描述,二者的描述方式有什麼關聯?


不管是粒子還是波,都是研究世界的一種物理模型。

你說的沒錯,因為小就叫粒子。但是什麼才叫小,這是視情況而定的。廣義上來講,沒有特指的時候,物理學中只要是可以被當作質點來看的東西你都可以叫做粒子。簡單來講就是你研究的對象在你研究的問題中大小和形狀可以忽略。比如說當你研究石頭拋出去的軌跡的時候,你就不需要知道它的大小形狀,把它當作一個點來看待就行了,此時石頭在你的研究模型中就是一個粒子。但是你想研究石頭在空中是如何旋轉的,那你就需要考慮到石頭的大小和形狀,這時候在你的模型中石頭就不是一個粒子。

不過呢,粒子這個詞在物理學中也有特指,那就是基本粒子的簡稱。所謂的基本粒子就是在當今物理學模型中不可繼續拆分的組成物質的基本單位。就是說當今沒有發現比它們更小的結構了。這個特指實際上也是跟上面一段是相通的。這些基本粒子在理論模型中很多時候就可以看作一個簡單的幾何點,也就是說大小和形狀可以忽略不計(其實實際情況會很複雜,但是涉及到的內容題主現在學的太少,說太多只會更迷惑)。

而波只是另一種模型。波跟粒子就是兩個不同的東西,描述方式沒有什麼關聯。

波和粒子之所以會被對立起來看待是因為在經典物理學中波和粒子這兩種模型是不可能同時用來描述一個對象的。具體表現就很多了。一個粒子在某個確定的時刻一定有一個確定的位置,但是波在某個時刻需要用一個空間上的分布來描述,是一個範圍而不是一個點。就像你自己不可能既是男的又是女的。這兩種模型本來就是不相容的,當然是對立的。


根源當然是我們的幾何。

我們使用的幾何來自人類對世界直觀印象的抽象。比如一張平滑的桌子,我們肉眼所見,它是完全光滑沒有起伏的,於是我們把這個印象抽象為二維平面,也假定二維平面是完全光滑沒有起伏的。

但是在整個宇宙中,我們可能無法找到真正符合我們這個假定的實體。桌子是分子組成的,放大到一定程度,就是凹凸不平的,再繼續放大到分子的層次,如果我們假想原子是球形的,它就是一個個球排列到一起,跟「平面」差了十萬八千里。

在這種假想的幾何中,波和粒子是兩種不同的事物。但是對一個真實的粒子而言,粒子只是粒子,它既不符合幾何中的點,也不符合幾何中的波紋。

甚至是真空,我們也不能斷定它就是我們幾何所描述的樣子。

所以,問題應該出在我們的幾何上面,它不過是對真實世界的理想抽象。一旦我們把這種假想當成世界的本源,認為符合它就是美的,是合理的,那就大錯特錯了。假想只是假想,並非究竟。

在一個用複眼來觀察世界的外星文明中,幾何中的「平面」很可能並不是平而光滑的,而是一個個凸起的六邊形的組成的。他們描述粒子的方案,肯定也跟我們不一樣。

那麼,當人類文明與這種外星文明發生碰撞,先不說爭論粒子是點還是波,光是爭論平面是平的還是蜂巢形的,都要撕一個世紀。


因為還沒有統一粒子與波

舉個例子,光一開始沒有同電磁波聯繫在一起,直到物理髮展到一定程度可以用同一個公式表達可見光,不可見光等所有電磁波

可能它們都是同一種物質的不同表現形式,只不過我們的認識還達不到那種程度,我認為物理、數學等理科的美就是統一,用極為簡單的公式描繪無比複雜的現象,可能科學的盡頭是一個公式,把所有現象都概括進去,只不過那種高度可能幾代人、幾十代人都看不到

個人的拙見,有不對的地方請指正批評,謝謝


個人感覺,你的石頭都是由粒子構成的,一樓舉的例子是把石頭看做理想化質點而非現實中的例子,有些偏差。 其實粒子和波的特性是不一樣的,根據波粒二象性,實物粒子也有波,這是概率波,與經典的電磁波和機械波是不同的(這些你可以參考量子力學知識)。。。。。。 量子力學裡面的微觀粒子很小的,是當h不可以忽略不計的時候。 對於其他的粒子(並非量子力學範圍的粒子)界限應該是隨著研究問題而定了,是比較靈活的。


去把原子的″分開核距離越遠強力越大,分開核距離越遠引力越小"的相對性理論,拿到宏觀地球探討,就能用類似光速不會與波粒二象性原理去把牛頓F=Ma與動量P=mC溶合成牛動物理公式:

(M-m)a=2MmⅤ。

注C光速=波長╳頻率。

Ⅴ表示頻率,由牛動物理公式轉換求頻率V=(M-m)a/2Mm。

M與m既表示波長又表示粒重,波粒單位轉換,1米=1000公斤。

那麼牛動物理公式兩邊乘以1000公斤得:

1000╳(M-m)a=2╳1000MmⅤ。

牛動物理公式左邊F=1000╳(M-m)a,是大粒重-小粒重=事實質量╳重力加速度=重力勢能。

注(這與E=mC相似,是高能核質量-裂變生成低能核質量=事實損失質量╳光速C平方)。

牛動物理公式右邊2個P=1000MmⅤ中。

一個動量P是(1000╳M大波長=大粒重)╳(m小波長╳頻率Ⅴ=的低速運動)的動量。

注(這個低速運動是個恆定值,約是重力加速度9.8的1/2,具有光速不變的特徵,,,)

另一個P是(1000╳m小波長=小粒重量)╳(M大波長╳頻率V=高速運動)的動量。


對立起來看待的觀點,只是部分物理學學者的觀點,不能用「物理學」的帽子,自封正確。

量子力學的各種理論是學者爭論最大的科學,也是發展最困難的科學。


私以為從量子力學波函數角度更好理解吧,

我的理解就是粒子和波都是極端的描述,粒子對應的波函數在實空間對應 [公式] ,位置確定,而波對應的波函數則在動量空間對應 [公式] ,即頻率波長確定(動量)確定但在實空間為自由粒子的解形式,由頻率、波長描述。

而實際中物質波函數比如光沒法達到波亦或者粒子的極端的波函數形式,從而在相互作用中可能呈現波的性質,也可能呈現粒子的性質,即波粒二象性。由光的波粒二象性也可以看出,波與粒子界限和臨界尺寸也很難定義,得具體問題具體分析了。

如果能確定波函數就管他粒子還是波,算就完事...

歡迎批評指正!


關於粒子,可以參考百度百科這一段,

粒子[1](particle)指能夠以自由狀態存在的最小物質組成部分。最早發現的粒子是原子、電子和質子,1932年又發現中子,確認原子由電子、質子和中子組成,它們比起原子來是更為基本的物質組分,於是稱之為基本粒子。以後這類粒子發現越來越多,累計已超過幾百種,且還有不斷增多的趨勢;此外這些粒子中有些粒子迄今的實驗尚未發現其有內部結構,有些粒子實驗顯示具有明顯的內部結構。看來這些粒子並不屬於同一層次,因此基本粒子一詞已成為歷史,如今統稱為粒子。粒子並不是像中子、質子等實際存在的具體的物質,而是它們的統稱,是一種模型理念。

然後依次解釋下

粒子為什麼叫粒子,只是因為小才叫粒子嗎

可以說是,是先有的定義,要有一個合適描述,粒子這個詞是合適的,

電子,質子,中子可以當作粒子,石頭為什麼不是粒子?

粒子是以自由狀態存在的最小物質組成,很明顯石頭不是,石頭不滿足粒子的定義

兩者之間只是幾何尺寸的區別而已

真不是幾何尺寸的區別,將一個石頭劈成兩塊,那是兩塊石頭,但是把中子劈成兩塊那就不是中子了,

如果有一個臨界尺寸的話,那麼那個尺寸是多大?

區別是定義而不是尺寸,但基本上現在發現的粒子都小於原子尺寸


正確理解是任何物質都有波粒二象性。在燈泡發光的過程中就包括了波粒二象性。


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