我们都听说过波粒二象性,说的是微观粒子的特性,既有粒子性又有波动性。但实际情况更为复杂,甚至不是我们通常所认为的那样。
更本质的东西应该是波,而不是粒子。所谓的粒子性只是波动的某种表现形式而已。
著名物理学家德布罗意对波动性非常感兴趣,在前辈们对量子力学研究的基础上,德布罗意通过数学计算,提出了物质波的概念。
具体是怎么回事呢?
所谓物质波,其实也叫做概率波或者德布罗意波,说白了,万事万物都会伴随着特定波长的波动,那么这个波长到底有多少呢?
有一个简单的公式可以计算,λ=h/p,其中λ就是波长,h是普朗克常数,非常小,只有6.62607015乘以10的-34次方,p为物质的动能,可以用mv计算出来,m是质量,v是速度。
由于h是常数,物质的波长就与其动能成反比,而动能是质量与速度的乘积,所以如果速度确定的情况下,物质的波长就与质量成反比,质量越大,物体的波长就越小。
在我们生活的宏观世界,物体的质量都很大,当然这里的很大是相对于世界的质量。由于质量很大,物体的波长就很小,到底有多小呢?
拿一个棒球举例子,如果棒球的质量为0.1千克,速度为每秒3秒,代入上面的公式可以计算出棒球的波长,小得几乎可以忽略不计,连原子核半径的万亿分之一都不到,如此小的波长,别说是我们的肉眼了,就算是最强大的显微镜也观察不到。
不过在微观世界,由于微观粒子的质量很小,波长就会很大。比如说如果说电子的速度为光速的十分之一,结合电子质量可以计算出电子波长大约为原子直径的大小。
这也是为什么微观粒子的波动性会更加明显,因为它们的质量更小。而在宏观世界,我们完全感受不到物质的波动性,表现出来的都是确定的粒子性,因为宏观物体的质量太大了,物体的波长非常小,完全可以忽略不计。
无论如何,德布罗意的物质波概念向我们传达了一种思想,万物皆波,我们每天看到的都是非常实在的东西,本质来讲都是波的某种表现形式。
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