量子力學第一難題: 波粒二象性究竟是啥東西?

21世紀是屬於量子力學的時代,從很早的時候開始,我們就這麼以為了。雖然我們中的大部分人,都對量子力學並不瞭解。遇事不決,量子力學,是我們普通人對這一學說的基本態度。我們今天嘗試談論一個量子力學的基本問題,波粒二象性。

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在量子力學看來,世界上的所有物質,既是由微觀粒子組成的,同時又是一種波。微觀粒子促成物質,我們都已經認可了,但對於物質是一種波的看法,很多人都表示不能接受,因為這連我們認為的物質世界的基本規則都違背了。你這也是量子力學最讓人費解的一個說法。這一切都要從人類研究光開始。

光,不管是太陽光,燈光,還是螢火蟲的微光,除了強度之外幾乎沒有區別,人類從很早就開始研究光的特性,古希臘哲學家認為,光是一種粒子,是有許多微小顆粒物組成的,這是人類自己精神世界的產物,跟科學關係不大。一直到笛卡爾,他提出了光是一種波的觀點,這是笛卡爾在對比光波和聲波的情況下得出的結論。

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對於光是波還是粒子這個問題,科學家們爭論了兩百多年,但大家都只是刷嘴遁,根本沒有什麼讓大家信服的論據。牛頓這位大科學家,也認為光是一種粒子,但牛頓也認為光這種粒子會發生互相干擾的現象。一直到19世紀初,人類透過實驗資料才準確證明了光是一種波的觀點,這下引起了粒子學說的大地震。雙縫實驗的成功,也讓光的粒子學說再無立足之地。

雙縫實驗證明光是會在傳播過程中發生擾動的,這是波的典型特徵。愛因斯坦的光電效應則是一百年後的事情了。人們發現,當你開啟手電筒的時候,電子會立即外溢,跟光的強度沒有關係,但是越強的光線就意味著會溢位更多的電子。愛因斯坦提出的光電效應,說明世界上的任何物質,只要溫度高於絕對零度,都會向外界散發輻射和能量。

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進而,光是粒子的觀點又得到了愛因斯坦的支援,這就是波粒二象性的由來。光這種物質,給人類開啟了新世界的大門。大家怎麼看?

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