當我們掌握的信息量越大,就越能容易預測物質的運動變化,就越容易計算物質確定的位置,這正是物質的粒子性。物質的粒子性正反映物質的信息在增加,熵在減少,而波動性則相反,是反映物質的信息在減少,熵在增加。物質的波粒二象性正是物質的熵增減二作用,每一物體都具有波粒二象性,每一物體都受到熵增減二作用。
二、波的類型
概率波,又被稱為德布羅意波,指的是空間中某一點在某一時刻可能出現的概率。這個概率的大小取決於波動的規律。因為愛因斯坦提出了光子具有波粒二象性,德布羅意於1924年提出假說,認為不隻是光子才具有波粒二象性,而是包括電子、質子和中子等在內的所有微觀粒子都具有波粒二象性。他將所有微觀粒子都代入光子的動量與波長的關係式p=hbrΛ,認為具有質量m和速度v的運動粒子也具有波動性,這種波的波長等於普朗克恒量h跟粒子動量mv的比,即Λ=hbr(mv)。這個關係式就是德布羅意公式。
假設一個電子是自由電子,那麼它的波函數為行波。也就是說,這個電子在空間中的任意一點出現的概率都是相同的。這個電子如果是在氫原子中而且處於基態,那麼它就可以出現在空間中的任意一點,但是最有可能出現在波爾半徑處。這個意思是說,在量子力學理論中,物質不存在確定的位置,在宏觀角度表現出的位置實際上僅僅體現了概率波函數的平均值。如果沒有測量,那麼它可以出現在任意位置,但是當開始測量時,它的實際位置就是它的波函數的本征值。在其他可觀測量方麵也存在一個分布情況,當我們觀測時能夠得到一個本征值。概率波在宏觀尺度中呈現出的是概率波函數的平均期望值,而它的不確定性失效可忽略不計。
在量子力學理論中,物體的位置與動量無法同時被測量,因此我們無法知道一個物體的準確位置和動量。如果測量出的位置十分準確,那麼動量就將十分不準確。這個原理被稱為不確定性原理。在哲學中,如果一個值不能被觀測,則相當於不存在,因此在量子力學中,位置和動量同時能夠準確測得的粒子也不存在。
機械波,指的是振動在介質內的傳播。電磁波,指的是周期性的電磁場向外傳播。物質波與這兩種波都不相同。德布羅意提出物質波的概念之後,科學家們想出了很多方法對它進行解釋。到1926年,德國物理學家玻恩提出了一種解釋,這個解釋後來被實驗所證實,因此成為公認的解釋。這個解釋認為,物質波在某一點的強度與在這一點上找到它表示的粒子的概率是成正比的。根據這一解釋,物質波就是一種概率波。
1927年,美國物理學家克林頓·戴維森與雷斯特·革末在實驗中使用電子對鎳結晶進行發射,並發現它的衍射圖譜符合布拉格定律。在德布羅意提出的物質波假說被物理學界接受之前,科學家們認為隻有在波中才能發生衍射現象。後來通過實驗證明,基本粒子也具有和波一樣的性質。
當我們掌握的信息量越大,就越能容易預測物質的運動變化,就越容易計算物質確定的位置,這正是物質的粒子性。物質的粒子性正反映物質的信息在增加,熵在減少,而波動性則相反,是反映物質的信息在減少,熵在增加。物質的波粒二象性正是物質的熵增減二作用,每一物體都具有波粒二象性,每一物體都受到熵增減二作用。
二、波的類型
概率波,又被稱為德布羅意波,指的是空間中某一點在某一時刻可能出現的概率。這個概率的大小取決於波動的規律。因為愛因斯坦提出了光子具有波粒二象性,德布羅意於1924年提出假說,認為不隻是光子才具有波粒二象性,而是包括電子、質子和中子等在內的所有微觀粒子都具有波粒二象性。他將所有微觀粒子都代入光子的動量與波長的關係式p=hbrΛ,認為具有質量m和速度v的運動粒子也具有波動性,這種波的波長等於普朗克恒量h跟粒子動量mv的比,即Λ=hbr(mv)。這個關係式就是德布羅意公式。
假設一個電子是自由電子,那麼它的波函數為行波。也就是說,這個電子在空間中的任意一點出現的概率都是相同的。這個電子如果是在氫原子中而且處於基態,那麼它就可以出現在空間中的任意一點,但是最有可能出現在波爾半徑處。這個意思是說,在量子力學理論中,物質不存在確定的位置,在宏觀角度表現出的位置實際上僅僅體現了概率波函數的平均值。如果沒有測量,那麼它可以出現在任意位置,但是當開始測量時,它的實際位置就是它的波函數的本征值。在其他可觀測量方麵也存在一個分布情況,當我們觀測時能夠得到一個本征值。概率波在宏觀尺度中呈現出的是概率波函數的平均期望值,而它的不確定性失效可忽略不計。
在量子力學理論中,物體的位置與動量無法同時被測量,因此我們無法知道一個物體的準確位置和動量。如果測量出的位置十分準確,那麼動量就將十分不準確。這個原理被稱為不確定性原理。在哲學中,如果一個值不能被觀測,則相當於不存在,因此在量子力學中,位置和動量同時能夠準確測得的粒子也不存在。
機械波,指的是振動在介質內的傳播。電磁波,指的是周期性的電磁場向外傳播。物質波與這兩種波都不相同。德布羅意提出物質波的概念之後,科學家們想出了很多方法對它進行解釋。到1926年,德國物理學家玻恩提出了一種解釋,這個解釋後來被實驗所證實,因此成為公認的解釋。這個解釋認為,物質波在某一點的強度與在這一點上找到它表示的粒子的概率是成正比的。根據這一解釋,物質波就是一種概率波。