物质的波粒二象性怎样理解?

在黑夜中,我们看到发光的鱼?无规则地上下晃动;在生活中,发现有不少的人患有巨婴症;在天空中,会不时地有飞机✈️从头顶上掠过。对于以上这些我们早已熟悉的现象,如果仅仅是从鱼、患者和飞机来理解的话,就一定会觉得他们的行为异常诡异。只有考虑到他们各自存在的背景,才会有一种豁然明了的感觉。鱼的晃动,与海水?的波动有关;巨婴症的产生,离不开独生子女的家庭环境;而飞机则是其不对称的机翼,借助于速度,使空气产生升力,从而实现飞行的。

上述的分析,使我们认识到一个道理,即自然界根据人类的认识,可以划分为物理背景和物理对象,所有的物理事件都是物理背景与物理对象的相互作用。这种二维的观点可以从物理机制的角度来帮助我们认识世界,对于物体的波粒二象性也不例外。宇宙是由量子构成的,离散的量子构成物理背景即空间,由高能量子组成的封闭体系就是物理对象即物质。

因此,所有物体的行为(物理现象)都离不开量子空间的影响。具体到微观粒子的波粒二象性,是因为微观粒子的直径远小于空间量子之间的距离,类似布朗运动(花粉在水中的不规则运动),导致了空间量子对微观粒子的不对称碰撞?,即物体体积的变小,导致了量子空间的对称性破缺。这种二维的认识方法非常有效,任何引起量子空间对称性破缺的情况,都会显现出量子空间的存在。

比如,在高速的情况下,任何物体都无法超过光速,届时只能以相对于空间势能的形式来增加其能量,即所谓质量随速度的增加而增加;而且,由于光子的静质量非常小,表现为其能量只有相对于空间的势能,从而表现为光速不变性。比如,大质量物体的旋转会对其临近的量子空间产生影响,使局部的量子空间部分的转动,而离心力是相对于其物理背景(空间)的速度产生的。

什么是波粒二象性?波与粒分别有什么特性?

谢谢邀请。有同学提出这个问题时抱来了一个篮球。指着篮球说“我怎么就看不出这篮球的波动性呢?”……“波粒二象性”是量子力学中针对光子、电子等“微粒”提出的一种物理模型,所以对诸如“篮球”之类的庞然大物不适用。蓝球的运动是“粒子性的”,其“波动性”可以忽略不计,适用于解释蓝球运动的物理知识是牛顿力学范围的理论。

微小的量子的波动现象的实验依据是量子可产生干涉和衍射现象,量子的干涉和衍射现象证明了量子的波动性。以双缝干涉为例,大量量子通过双缝是“几率事件”,形成的干涉条纹是量子打到屏上的这些地方的几率不一样而形成的,亮条纹处量子出现的机率较大,暗条纹处量子出现的机率较小。所以量子的“波动”实质上是“几率波”。量子的“波动”是一种物理运动的数学模型,可以用数学中的波函数表达,也可以用概率论中的矩阵建立数学模型。

光的“粒子性”也可看作是一种物理模型,爱因斯坦光电效应实验证明了光具有粒子性。光量子又叫“能量子”,可以看作是一顆一颗的不连续的能量子组成,每一颗量子的能量为E=hγ(E为能量子的能量,h为普朗克常数,γ为量子的频率)。微小的粒子(如电子)都有波粒二象性,我们把这些具有波动性的微粒形成的波动叫做“物质波”。

“波粒二相性”这一概念是否是对唯物主义的挑战?

唯物主义遵守宇宙真实吗?唯物主义自身唯一性还是宇宙事实唯一性?如果宇宙事实物的实与非物的虚都存在呢?空实都是真实,有无都有。请问是什么主义?有无能量都是能量。正负有能量是无能量的激化进化到结构化态,结构化封印封印两个自由维度,一维射线态,二维螺旋态的粒子态,再进化到元素态,封印三个自由度,为球形原子态。

光子若是粒子,为何能穿透厚玻璃却穿不透不透明的薄膜?光子若是波,为何能精确传达物体的影像?

这个问题提的好,其涉及两个知识点及其不同的观念。其一是光的本质是什么,是粒子还是波?其二是物质的实体性,任何物体之所以占有一定的空间,其是否具有绝对性?是因为物体具有充满空间的实体,还是由粒子的高速运动所形成的封闭体系?光的波粒二象性,早在牛顿时期就被发现了。由于当时盛行非此即彼的形而上学思维,认为光子的本性只能在粒子和波中二选一。

他们实在无法理解对立现象的统一性。后来,人们认识到不仅是光子,所有的微观粒子都具有波动性。因而,光子也和其他粒子一样,其本性是粒子,波动性只是外在物理背景的不连续性所产生的宏观结果。比如,将细小的花粉放入水中,花粉会呈现出无规运动。这说明水是由无数离散的水分子构成的。正是由于水分子对花粉的不对称碰撞?,使花粉具有一定的热运动,呈现出了波动性。

爱因斯坦就是利用光的粒子性很好地解释了光电效应,光子是量子的激发态。而量子就是我们宇宙中,由普朗克常数h定义的最小粒子,其构成了宇宙的物理背景,即形成了不连续的量子空间。在二十世纪初,卢瑟福进行了一个意义非凡的实验。该实验颠覆了我们以往对物质的认识。在过去,物质是有的代名词,具有实体的概念。然而,当卢瑟福用阿尔法粒子轰击金箔时,其意外地发现,只有约万分之一的粒子被反射了回来。

该实验结果意味着原子内部是十分空旷的,其体积仅只是由电子的高速运动产生的屏蔽效应,所形成的封闭体系。这就好比是子弹与电扇的关系,它们并不是绝对的。电扇是否具有封闭性,取决于子弹与电扇的速度之比。如果这一比值远大于1,电扇具有可入性;反之,则具有封闭性。在现实的生活中,这种由量的变化,导致不同结果的例子有很多。

比如,光子的频率高低,只是表明其能量的大小,并不会由此改变其本性。然而,能量较低的可见光会被人体反射回来,所以我们可以看到彼此;能量较高的x射线却会穿过人体,其仅会被密度较大的骨头?反射回来。我们人类正是利用x射线的这一特性,利用x射线对人体照射,来检查人体内部的情况。由于光的本性是粒子,由于物质的体积是粒子运动所形成的封闭体系,因此光能否穿过物体,取决于光子的能量大小以及该物体的封闭性。

如果是能量极高的x射线和伽马射线的话,多数物体都是透明的。作为极端的例子,能量最高的中微子可以自由地穿过数光年厚的铅块。如果是能量适中的可见光,其是否能够穿透物体,则取决于物体所具有的封闭性。而物体的封闭性,一方面是由其密度决定的,另一方面则取决于该物体的电子运动。因为,对光产生屏蔽效应的是电子,而不是质量很大的质子。

因此,光子之所以能够穿透玻璃,说明玻璃的自由电子较少;而能够反射阳光的薄膜,通常是由大分子组成的有机物,其众多的电子对光具有较大的屏蔽效应。总之,我们应该树立概率的观念,粒子是否能够穿透物体,取决于两者速度或能量的比值。而光的本质也是粒子。于是,其究竟能否穿过物体,取决于该物体对光子的封闭性。至于为什么光子能够清晰地反映物体的边缘,而不受其波动性的影响,是因为光子的波长很短,我们人眼是看不出光的波动性的。


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