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同一片时空下,为什么微观粒子和宏观物体有不同的物理规则?_科
发布日期:2020-07-19 04:12   来源:未知   阅读:

在所有的科学内容中,最让人无法理解的无疑是量子力学,其中疑问最多的就是??微观粒子的波粒二象性。波动性和粒子性竟然同时出现在微观粒子上,这不禁让大家疑问,在同一片时空下,物质真的有两套规则吗?

和谐的微观世界

在经验中,粒子来自宏观物体的抽象,它是物质的质量、能量等在空间中的局部集中,有确定的位置,并且有明确的边界与其它物体之间隔离。而波动是振动能量在介质中的传播,其连续分布并可以扩散到更大的空间中,两列波相遇可以发生干涉现象,遇到障碍物则可以发生绕射。

在微观领域,以电子为例,其在电场中可以被加速,轰击到荧光屏上可以发出亮光,这就是粒子的性质;物理学家用电子轰击晶体的时候,发现了电子可以像波一样发生绕射,接下来的电子双缝干涉实验中,在接收屏上看到了跟光学干涉中同样的条纹。

大量的实验清晰地表明??微观粒子同时具有粒子性和波动性。这与我们的经验发生了严重的冲突,不禁让我们产生疑问,为什么波动性和粒子性可以在微观领域和谐共处?为什么我们在宏观物体上从来没有发现波动性?微观世界与宏观世界。是同一片时空吗?为什么……

问题出在哪里?

在经典的世界里,质点的运动轨迹可以用位置、时间的函数来表示,质点在任何一刻的位置用一个数来描述即可,随时间变化的位置函数就可以画出这个质点的运动轨迹。然而,我们知道,这在微观世界里是行不通的。

比如在电子双缝实验中,单一的位置、时间函数不能完全描述电子的状态,它是一个分布函数,这个函数叫做波函数。之所以被称为波函数,是因为这个函数有些类似描述经典波动的波函数,同样有振幅和相位。薛定谔为波函数找到了演化方程,并且由于薛定谔方程是线性的,所以满足演化方程的波函数也有波的叠加性质。

如果您具备一定的数学基础,让我们一起来看一下波函数和薛定谔方程,您发现了什么呢?它们都是连续性方程。然而这个波函数是一个复数函数,因此它并不能直接表示粒子在某个时刻的位置分布,它表示的是粒子在各个位置被测量到的概率密度。

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