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Jaykay_Zee - USTC Alumni, Theoretical Physics PhD Candidates, Independent Data Science Researcher
推荐来自: Joey 、asayahaku 、道不远人 、伪文青 、Dawnjys 、離娮更多 »
<h3>波粒二象性是什么?</h3>
<h5>等一下,电子难道不是一个没有体积的小点儿吗,怎么变成函数了??</h5>
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教育とは人間の品格を磨くことであり、知識や経済能力を身につけることではない。
4 个回答
Jaykay_Zee - USTC Alumni, Theoretical Physics PhD Candidates, Independent Data Science Researcher
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长一点儿的回答:
从量子物理的角度上来说,一切物质都是场。比如电子,其实是个电子场;比如光,其实是个震荡的电磁场;比如在读这个的你,其实是个人场。
直接说场有点虚无缥缈,不如拿场的简化版本——波函数来说吧。电子的波函数是一个关于时空的函数,这个函数就是电子,电子就是函数。
这个小点儿其实是我们中学时候的一个近似。事实上电子是一个弥散在空间里的场;或说,它占据了一片空间而非一个点。
那么波粒二象性又是什么呢?
所谓粒子性,乃是指这个场通过正则量子化(就是用数学一通变换一通乱算)的形式,它包含的能量可以写成一份一份的。
也正是如此,如果一片空间里面有好几个电子,这些电子场尽管像一堆倒在一起的水,你中有我我中有你,我们仍然会说这里面装着这么多个电子,而非装了一个电子场。
而波动性呢?波动性就是场在空间中的传递啊!
知道了这些我们可以大概考虑一下声音的波粒二象性了。
首先,我们知道声波是个波。那么这个波对应着的传递的场是什么呢?
答曰:物质的振动。注意,在这里当我们提到“物质”的时候,我们更多指的是“分子”这个尺度。在这个尺度上,一个分子基本上还是可以看成一个小球,而不是一大坨场。
比如一个固体,固体内部某个点,比如在(x,y,z)处,这里的分子发生了振动——发生了dx这样的偏移。那么dx(x,y,z)就可以看成一个场。
这个场也是可以量子化的。我们发现,这个场的能量也是一分一分的。
也就是说,这个正在传输声波的振动的固体,里面有一分一分的能量——有一个一个的声子!
于是乎,我们就把声波变成声子了。
另外我一直觉得波粒二象性是一个过时的概念。因为在量子世界里面,我们从来都不提什么粒子什么波的,单个粒子用波函数描述,而函数本身就是个场;多粒子用场算符描述,还是场。