波粒二像性 wave-particle duality 微观客体的基本属性之一。微观客体在不同条件下分别表现为波动和粒子的性质。物质的粒子性,指的是物质的质量、能量和动量在空间的集中,有明确的界面和准确的空间定位,其运动有一定的轨道,不同粒子相遇时发生碰撞,具有不可入性等等。粒子性是物质具有间断性的表现。物质的波动性,指的是能量在空间的连续分布和传播扩散,物质运动状态和空间分布状态的变化具有周期性,不同波相遇时遵循迭加原理,在一定条件下可以互相加强或者抵消,没有不可入性等等。波动性是物质具有连续性的反映。对物质世界波粒二像性的认识,是从探讨光究竟是波还是粒子开始的。牛顿主张光是某种微粒子,而惠更斯则认为光是一种波。在17—18世纪中,微粒说占优势。19世纪初,通过对光的干涉、衍射的研究,波动说逐渐占据优势。麦克斯韦电磁理论的建立,有力地支持了光的波动说。1905年爱因斯坦在解释光电效应实验时提出了光量子假说,复兴了光的粒子说。1924年法国科学家德布罗意在光有波粒二像性这一事实的基础上,提出实物粒子也具有波粒二像性的假说(参见“物质波”)。1927年美国科学家戴维逊和革末在实验中发现电子衍射图样,证实了电子具有波动性。20世纪30年代以后,一系列的实验进一步证明了,不仅电子具有波动性,而且中子、质子、中性原子等实物粒子都具有波动性。围绕波粒二像性的解释问题,人们进行了长期的争论。以玻尔为首的哥本哈根学派提出互补原理,把粒子图像和波动图像看作是同一个实在的两个互补的描述,认为只有把通过互相补充的实验装置得到的图像拼在一起,才能得到微观粒子的完整图像。另外一些科学家,如苏联的福克院士等认为波粒二像性是微观客体的客观属性,两者不可分割地共存于微观客体这个统一体中。还有一些科学家,如薛定谔则否定波粒二像性的存在。认为波函数描述是一种实实在在的物质波,粒子性只不过是“波包”,依靠“二次量子化”的方法就有可能把波粒二像性统一于波。 |