不過,話又說回來。波動性,微粒性,從我們史話的一開始,這兩個詞已經深深困擾我們,一直到現在。好吧,不確定性同時建立在波動性和微粒性上……可這不是白說嗎?我們的耐心是有限的,不如攤開天窗說亮話吧,這個該死的電子到底是個粒子還是波那?
粒子還是波,真是令人感慨萬千的話題啊。這是一出300年來的傳奇故事,其中悲歡起落,穿插著物理史上最偉大的那些名字:牛頓、胡克、惠更斯、楊、菲涅爾、傅科、麥克斯韋、赫茲、湯姆遜、愛因斯坦、康普頓、德布羅意……恩恩怨怨,誰又能說得明白?我們處在一種進退維穀的境地中,一方麵雙縫實驗和麥氏理論毫不含糊地揭示出光的波動性,另一方麵光電效應,康普頓效應又同樣清晰地表明它是粒子。就電子來說,玻爾的躍遷,原子裏的光譜,海森堡的矩陣都強調了它不連續的一麵,似乎粒子性占了上風,但薛定諤的方程卻又大肆渲染它的連續性,甚至把波動的標簽都貼到了它臉上。
怎麼看,電子都沒法不是個粒子;怎麼看,電子都沒法不是個波。
這該如何是好呢?
當遇到棘手的問題時,最好的辦法還是問問咱們的偶像,無所不能的歇洛克·福爾摩斯先生。這位全世界最富傳奇色彩的偵探和量子論也算是同時代人。1887年,當赫茲以實驗證實電磁波時,他還剛剛在《血字的研究》中嶄露頭角。到了普朗克發現量子後一年,他已經憑借巴斯克維爾獵犬案中的出色表現名揚天下。從莫裏亞蒂教授那裏死裏逃生後,福爾摩斯剛好來得及看見愛因斯坦提出了光量子假說,而現在,1927年,他終於圓滿地完成了最後一係列探案,可以享受退休生活了 。讓我們聽聽這位偉大的人物會發表什麼意見?
福爾摩斯是這樣說的:“我的方法,就建立在這樣一種假設上麵:當你把一切不可能的結論都排除之後,那剩下的,不管多麼離奇,也必然是事實。”(《新探案·皮膚變白的軍人》)
真是至理名言啊。那麼,電子不可能不是個粒子,它也不可能不是波。那剩下的,唯一的可能性就是……
它既是個粒子,同時又是個波!
可是,等等,這太過分了吧?完全沒法叫人接受嘛。什麼叫“既是個粒子,同時又是波”?這兩種圖像分明是互相排斥的呀。一個人可能既是男的,又是女的嗎(太監之類的不算)?這種說法難道不自相矛盾嗎?
不過,要相信福爾摩斯,更要相信玻爾,因為玻爾就是這樣想的。毫無疑問,一個電子必須由粒子和波兩種角度去作出詮釋,任何單方麵的描述都是不完全的。隻有粒子和波兩種概念有機結合起來,電子才成為一個有血有肉的電子,才真正成為一種完備的圖像。沒有粒子性的電子是盲目的,沒有波動性的電子是跛足的。
不過,話又說回來。波動性,微粒性,從我們史話的一開始,這兩個詞已經深深困擾我們,一直到現在。好吧,不確定性同時建立在波動性和微粒性上……可這不是白說嗎?我們的耐心是有限的,不如攤開天窗說亮話吧,這個該死的電子到底是個粒子還是波那?
粒子還是波,真是令人感慨萬千的話題啊。這是一出300年來的傳奇故事,其中悲歡起落,穿插著物理史上最偉大的那些名字:牛頓、胡克、惠更斯、楊、菲涅爾、傅科、麥克斯韋、赫茲、湯姆遜、愛因斯坦、康普頓、德布羅意……恩恩怨怨,誰又能說得明白?我們處在一種進退維穀的境地中,一方麵雙縫實驗和麥氏理論毫不含糊地揭示出光的波動性,另一方麵光電效應,康普頓效應又同樣清晰地表明它是粒子。就電子來說,玻爾的躍遷,原子裏的光譜,海森堡的矩陣都強調了它不連續的一麵,似乎粒子性占了上風,但薛定諤的方程卻又大肆渲染它的連續性,甚至把波動的標簽都貼到了它臉上。
怎麼看,電子都沒法不是個粒子;怎麼看,電子都沒法不是個波。
這該如何是好呢?
當遇到棘手的問題時,最好的辦法還是問問咱們的偶像,無所不能的歇洛克·福爾摩斯先生。這位全世界最富傳奇色彩的偵探和量子論也算是同時代人。1887年,當赫茲以實驗證實電磁波時,他還剛剛在《血字的研究》中嶄露頭角。到了普朗克發現量子後一年,他已經憑借巴斯克維爾獵犬案中的出色表現名揚天下。從莫裏亞蒂教授那裏死裏逃生後,福爾摩斯剛好來得及看見愛因斯坦提出了光量子假說,而現在,1927年,他終於圓滿地完成了最後一係列探案,可以享受退休生活了 。讓我們聽聽這位偉大的人物會發表什麼意見?
福爾摩斯是這樣說的:“我的方法,就建立在這樣一種假設上麵:當你把一切不可能的結論都排除之後,那剩下的,不管多麼離奇,也必然是事實。”(《新探案·皮膚變白的軍人》)
真是至理名言啊。那麼,電子不可能不是個粒子,它也不可能不是波。那剩下的,唯一的可能性就是……
它既是個粒子,同時又是個波!
可是,等等,這太過分了吧?完全沒法叫人接受嘛。什麼叫“既是個粒子,同時又是波”?這兩種圖像分明是互相排斥的呀。一個人可能既是男的,又是女的嗎(太監之類的不算)?這種說法難道不自相矛盾嗎?
不過,要相信福爾摩斯,更要相信玻爾,因為玻爾就是這樣想的。毫無疑問,一個電子必須由粒子和波兩種角度去作出詮釋,任何單方麵的描述都是不完全的。隻有粒子和波兩種概念有機結合起來,電子才成為一個有血有肉的電子,才真正成為一種完備的圖像。沒有粒子性的電子是盲目的,沒有波動性的電子是跛足的。
這還是不能讓我們信服啊,既是粒子又是波?難以想象,難道電子像一個幽靈,在粒子的周圍同時散發出一種奇怪的波,使得它本身成為這兩種狀態的疊加?誰曾經親眼目睹這種惡夢般的場景嗎?出來作個證?
“不,你理解得不對。”玻爾搖頭說,“任何時候我們觀察電子,它當然隻能表現出一種屬性,要麼是粒子要麼是波。聲稱看到粒子-波混合疊加的人要麼是老花眼,要麼是純粹在胡說八道。但是,作為電子這個整體概念來說,它卻表現出一種波-粒的二象性來,它可以展現出粒子的一麵,也可以展現出波的一麵,這完全取決於我們如何去觀察它。我們想看到一個粒子?那好,讓它打到熒光屏上變成一個小點。看,粒子!我們想看到一個波?也行,讓它通過雙縫組成幹涉圖樣。看,波!”