“光”既是粒子又是波,相信大家都很熟悉了,波粒二象性嘛!中學(xué)都學(xué)過.但是光量子是一種非常特殊的量子,它沒有靜止質(zhì)量,當(dāng)然了,也沒有靜止?fàn)顟B(tài)的光子存在,還有一個(gè)也沒有靜止質(zhì)量粒子叫“膠子”.
除此之外目前發(fā)現(xiàn)的所有粒子都有靜止質(zhì)量,因?yàn)楣庾拥奶厥庑?,所以?dāng)時(shí)覺得光粒子有波動(dòng)性大家也就認(rèn)了,然而現(xiàn)實(shí)情況是,除了光子,自然界的實(shí)物粒子竟然也有波動(dòng)性,也就是說,和光一樣也具有波粒二象性,這就是“物質(zhì)波”這個(gè)名字的由來。
物質(zhì)波并不是什么這些年才被提出來的新發(fā)現(xiàn),相反,它的概念提出來的比較早,那時(shí)候量子力學(xué)還沒有建立起來,還處于早期的“舊量子論”時(shí)代,然后一位法國(guó)的物理學(xué)家叫德布羅意,他最先提出了物質(zhì)波理論,所以叫“德布羅意波”。
這個(gè)物質(zhì)波的提出在歷史上也是有點(diǎn)傳奇色彩,不過多少有些“戲說”的成分在里面了,感興趣的可以自己查一查,但有一點(diǎn)確實(shí)是真的,就是德布羅意是第一位憑一篇學(xué)位論文(應(yīng)是博士學(xué)位論文)就獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的人。
好了,回到物質(zhì)波本身,其實(shí)物質(zhì)波并不是像水波這種能直觀感受到的波,它既不是機(jī)械波,也不是電磁波,它是一種概率波,其概率的大小和這個(gè)波的規(guī)律是一致的.
比如波峰的地方,就說明這個(gè)粒子在這個(gè)地方出現(xiàn)的概率大,比如一個(gè)自由的電子,它有可能出現(xiàn)在空間中任何一點(diǎn),這么來看的話,由實(shí)物粒子組成的宏觀物質(zhì),理論上也是應(yīng)該具有波動(dòng)性的。
舉個(gè)極端一點(diǎn)的例子,比如說正在看視頻的你,下一秒的你其實(shí)是有一定概率出現(xiàn)在任何地方的,甚至出現(xiàn)在月球上,只是這個(gè)概率非常非常非常非常小,小到無(wú)法想象,小到從宇宙大爆炸到現(xiàn)在這么長(zhǎng)的時(shí)間也不會(huì)出現(xiàn)一次.
具體原因是因?yàn)榈虏剂_意波的波長(zhǎng)和動(dòng)量成反比,宏觀物質(zhì)的動(dòng)量非常大,所以波長(zhǎng)非常小,小到甚至比原子核直徑還小,這就是為什么宏觀物質(zhì)表現(xiàn)出的都是粒子性。
說到這里是不是發(fā)現(xiàn)和之前講的量子隧道效應(yīng)有點(diǎn)像了,沒錯(cuò),物質(zhì)波的提出可以說是舊量子論的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn),從這以后“新量子力學(xué)”就開始慢慢完善起來了。