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为什么人们常说“光是一种粒子也是一种波”,而不是说“光既具有粒子的性质也具有波的性质”?

某某大队长

简单来说这是个历史遗留问题。

就有点类似『不确定原理』和『测不准原理』之间的关系。

没有接受经典物理学中『波就是波,粒子就是粒子,二者相互对立』的『思想钢印』的人其实不需要『光是一种粒子也是一种波』这种『振聋发聩』式的表述方式来展示量子力学的反常性。那么,就会觉得前一种表示方式过于『故弄玄虚』,后一种更接近本质。

但实际上两句话是一个意思。


玻尔说过这么一句话:“如果你不为量子论感到困惑,那你就是没有理解量子论。

某种意义上这句话是有前提的——你至少得理解在经典物理中什么是波什么是粒子。

没有这个背景的话,你会觉得量子力学十分自然——甚至是优美地像数学一样,基于有限的假设,通过数学方式,一点一点地自下而上地建构世界

那么自然地,我们算出了什么样的结果,我们描述的对象就拥有什么性质。至于这个性质在经典物理学中有什么地位,不重要。从这个角度出现的话,所谓的『光是一种粒子也是一种波』就是一种『故弄玄虚且表意不清版本』的『光既具有粒子的性质也具有波的性质』。

但是你如果从经典物理的角度来说,你会觉得这是句『自相矛盾』的『悖论』——怎么可能一个东西既有粒子的性质又有波的性质呢?难道它既是一种粒子又是一种波?这怎么可能呢?


现在的绝大多数的接触量子力学的理工科学生, 除了物理系的,基本上不太可能存在这种『知见障』——绝大多数学量子力学的人更多是把这个东西当成个计算工具,不是太care具体的诠释方式——哥本哈根也好,多世界也好,上帝投不投骰子都行,不管哪种诠释方式,到最后都是等价的。那就爱咋咋地吧。

以现在绝大多数人(具体来说是工科的大学物理)的量子力学的学习过程来看,基本上也就是学到求解定态的薛定谔方程了。学完大物的期末考试。可能撑死了就是学会(beixialai)求解一维有限深方形阱问题,也知道这玩意是隧道效应,体现了粒子的波动性,会得到一个和经典物理学中得不到的结果。或者再深一点,也就是求解氢原子,然后再简单讲一下原子的壳层结构。

——以我的经验来看,这部分的知识在后续的课程中还是默认学生不会的,如果选修相关课程,比如量化计算初步,密度泛函,原子物理初步之类的课程的话,序论课和第一节课基本都还是会把这部分的东西再从头过一遍。

仅此而已。

编辑于 2024-07-22 11:56・IP 属地北京
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Archimon
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