那个灵魂画手又来啦,什么是波粒二象性?一分钟宇宙知识小课堂


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我们每天都能见到物体像粒子一样运动,比如:将一个球体抛出去,它会沿着确定的轨迹运动。将你的长颈鹿停在那里,当你回来的时候它还在那里,还是那只长颈鹿。


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而且,我们也经常看见或感觉到波的现象。吹响你的号角,波将会携带着声音,通过空气,传播到周围人的耳朵里。或者,在水面上开一艘船,波浪会在水面上荡漾开来等等。

上面只是我们日常中能看到或者感觉到的物理现象,可是,当谈论到微观层面上的物理会发生什么呢?当然,我们今天的主角登场了,我们就会看到波粒二象性(波粒二象性(wave-particle duality)指的是所有的粒子或量子不仅可以部分地以粒子的术语来描述,也可以部分地用波的术语来描述)。有的时候非常小的东西(比如像电子和质子那么小)像粒子一样活动,可时有时候却也像“波”一样活动,好比“墙头草,随风倒”。举个例子,如果你发射一个电子。它会像波一样穿过整个房间,但是当它撞墙了的时候,它只会击中墙上的一个确定的点,毕竟你一开始发射的仅有一个电子。


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那么,如果声音也具有波粒二象性会发生什么呢?还是吹号角的你,你可能吹出了很好听的声音,声音也向着四面八方传播出去,但是仅有一个人能听见你吹出的声音。再比如:你的船划过海面,海浪本应该像平常一样击打着沙滩,但是却仅仅打在了沙滩上的一个点,相信这会让很多冲浪爱好者很无助的。这就是微观世界里物体有时候表现得像“波”,有时候却又像粒子。


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那么物理学家们是怎么描绘波粒二象性呢?那就以电子为例,假设电子是雨滴中的一粒尘埃,且我们知道雨滴下落时尘埃的位置,但雨滴落到地面就会像波一样散开电子则会随机落在波的某一点上。


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所以我们说波决定了电子的状态,但电子终究只是一点尘埃,如果去找只会在一个地方发现它。波同样显示了电子出现的概率,如果水滴摔成两半,电子可能出现在较大的部分里。


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这就是波粒二象性在量子力学里的运作机理,粒子出现于某一位置的概率及状态由导航波理论决定,是不是觉得异常简单?

好了今天的一分钟小课堂就到这里,喜欢的可以收藏或者评论哦,有什么问题也可以提问大家一起讨论。


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