量子力学为什么要选用“波粒二象性”来描述微观粒子运动

 

量子力学为什么要用“波粒二象性”来描述微观粒子运动?

司今(jiewaimuyu@126.com)

摘要:量子力学无疑是20世纪研究微观粒子世界最成功的力学,但自它诞生之日起,带给人们的争论与困惑却曾没有停息过,也没有人真正理解其中的物理奥秘,于是,它几乎沦为了一门“玄而又玄”的应用工具学,这与其成功的物理价值不相匹配,那么,量子力学为什么会处于这种状况呢?

解铃还须系铃,量子力学脱胎于经典力学,必定与经典力学有千丝万缕的关系;通过阅读、分析量子力学发展史,就有可能找出量子力学所描述的粒子运动本质来;本质一旦明晰,我们就可以看出经典物理学存在什么缺陷或缺失——量子力学的“波粒二象性”描述无疑是思考这个问题的最佳突破口。

关键词:经典粒子波粒二象性自旋自旋磁荷磁陀螺进动

中图分类号: 0441文献标识码:A

0、引言

量子力学发展史告诉我们:

1、通过黑体辐射研究,将能量辐射与微观粒子联系起来,从而破坏了经典物理学中能量扩散的连续性原理;

2、通过引入麦克斯韦电磁波思想将粒子运动与波现象联系起来,从而改变了人们对粒子运动的经典认识;

3、通过光谱分析“制定”了玻尔量子化轨道理论,从而改变了经典圆周运动理论;

4、通过分析“干涉、衍射”、“光电效应”实验,确立了粒子运动存在“波粒二象性”,并以此为基础构建了与经典物理学截然不同的量子物理理论,在这个理论中,微观粒子运动不在遵守经典粒子运动规律,且还丧失了动量与位置的确定性,表现出“概率”性;

5、通过剖析“施特恩—盖拉赫”实验,发现微观粒子有自旋和自旋磁矩性,这是经典粒子所不具有的属性;

6、通过研究粒子在磁场中的运动,发现粒子通过通电螺线管外空间时会产生AB效应,这就将微观粒子运动与空间磁场真正地联系起来了;

......,......,......

在量子力学理论描述中,微观粒子运动的自旋、自旋磁矩性与“波粒二象性”无疑是它立论的核心,但它在研究粒子通过小孔或窄缝时,只选用“波粒二象性”来构建自己的“几率波”理论体系,这是为什么呢?

就此问题,我想从以下几个方面作以剖析,对错与否,抛砖引玉,愿与朋友间交流、榷商。

1、研究方法“先入为主”

量子力学虽然诞生于19世纪初的“二朵乌云”中,但是“二朵乌云”体现的是经典力学认识与微观世界现象存在严重冲突,这种冲突根源在于:宏观力学所描述的物体运动是没有自旋与空间不存在场影响的运动,而在微观世界中,任何粒子运动都是有自旋和自旋磁矩性,任何物质组成的空间都有磁场性,这种“双重性”是经典力学根本没有涉及或全面认识到的;量子力学正是沿着微观世界粒子这种“双重性”思路出发并发展起来的。

但由于“紫外线灾难”是从维恩与瑞利-金斯的二个黑体辐射公式对长波辐射与短波辐射描述存在差异开始提出的;当普朗克用“内插法”统一了这二个公式后,又不得不引入一个“能量子”概念,这个概念的出现就使建立在宏观统计学之上的能量连续传播概念得到彻底破坏。 由于普朗克能量公式是继承维恩与瑞利-金斯公式中用频率描述能量的思想,结果就把辐射粒子的动能与波概念联系到了一起,这是一种“先入为主”的做法,从而使量子力学不得不

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