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波粒二象性(第1页)

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波粒二象性

1924年,一位名叫路易·德·布罗意的年轻法国贵族提出了一个大胆的假设:如果光波也能表现为粒子流,那么运动的物质粒子是不是也能像波一样在空间中散开呢?他提出,每一个实物都可能与依赖其质量的“物质波”有关;粒子质量越大,其波长越短。

1927年,实验证实了电子的类波性。当时的实验表明,电子会发生干涉效应,跟光波、声波或水波一样。不可思议的是,这个想法又从著名的双缝实验中得到了印证。在双缝实验中,实验者首先设置一块能阻挡电子运动的屏障,在这个屏障上有两条平行的缝隙;屏障后面有一块感应屏,可以感应出电子通过缝隙之后的最终位置;最后,向有两个狭缝的屏障上每次发射一个物质粒子,如电子。如果电子遵循常识,那么每个成功通过的电子必是通过两个狭缝之一后,落在后面的感应屏上,形成两道与狭缝一致的线段。但实际情况是,感应屏上形成的图案就像是海浪冲击过的沙滩,是典型的波运动后产生的结果。由于实验条件保证了每次只向屏障发射一个电子,所以可以肯定感应屏上的图案是由电子降落的单个点构成的。也就是说,每一个电子在经过双缝时,即使它以粒子的形式到达后屏,也都必然表现出波的特征。如果你觉得这很令人困惑,那么恭喜你,你看到问题所在了:这简直是疯了!

就像粒子可以同时通过两个狭缝一样,量子滑雪者可以同时从树的两侧绕开,这看起来是不可能的,但在量子世界里,这就是现实。

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