第690章 八字就是说明书

而无法超光速传递信息的根本原因,是结合现实规律来印证的。

火星上的人测量他的粒子,也会得到一个随机的结果。只有当他后来通过传统的、慢于光速的方式(比如打电话、发邮件)和你对比测量结果时,他才会发现:“哦,原来我每次测到的都和你相反。”

(玩赖的是有人,如果提前知晓的话,能够改变两面的结果,即知晓二者皆是阴阳同属,又能随意变控它的结果。以阴反阳,以阳反阴,以虚见实,以实晓虚。)

再看波粒二象性;

波粒二象性指的是:一切微观粒子(如电子、光子、质子等)都同时具有粒子性和波动性这两种看似矛盾的性质。具体表现为:

粒子性:能量是一份一份的、不连续的(量子化的)。粒子有确定的质量、动量和位置,在与其他物质相互作用时(如碰撞),是以一个整体的、局域化的形式进行。

波动性:粒子在传播时,其行为又像波,具有波长和频率,能够产生干涉和衍射等典型的波动现象。

(自身的起心动念,能够干涉自身的行为,形成现象时又会影响与其接触之人,如出一辙吧?)

关键在于,我们无法在同一实验中同时看到其完整的粒子和波动形象。我们观察到哪种性质,取决于我们如何对其进行测量。(像不像一件事情发生时,它的结果,你内心的感受,不取决于事情本身,而取决于你如何想。师父牛逼吧?还是一样的规律吧?)

回顾理解波粒二象性,历史发展与实验。

1. 光的本性之争(粒子 vs 波)

牛顿的粒子说:牛顿认为光是由极小的“微粒”组成的。这能很好地解释光的直线传播和反射。

惠更斯的波动说:惠更斯认为光是一种“波”。这能解释光的折射、干涉和衍射(例如:双缝实验)。

麦克斯韦方程组预言光是一种电磁波,赫兹的实验证实了这一点。至此,波动说似乎取得了完胜。

2. 量子时代的转折:爱因斯坦与光电效应;

然而,到了20世纪初,经典波动理论在解释光电效应时遇到了致命困难。

现象:用光照射金属板,会逸出电子(光电子)。

经典波动理论的预言:光越强(波幅越大),逸出的电子能量应该越高。但实验结果却是:光强只决定逸出电子的数量;而电子的能量只取决于光的颜色(频率) 。频率低于某个阈值,无论光多强,都无法逸出电子。

(像不像自己觉得自己很厉害,懂的超级多,但现实却很打脸,所呈现与自身所想完全不一样。)

爱因斯坦的解释(1905年):爱因斯坦借鉴了普朗克的“量子”概念,提出光是由一个个不可再分的能量粒子——光子组成的。每个光子的能量 E 与其频率 ν 成正比:E = hν(h为普朗克常数)。

(这是师父借科学解释,但不代表师父学过,是师父懂规律或叫做道,所以知道。)

粒子性体现:一个光子像一个“粒子”,将其全部能量一次性交给一个电子。

阈值解释:只有当单个光子的能量 hν 足够大(超过金属的逸出功)时,才能“踢出”电子。

意义:爱因斯坦因此获得了诺贝尔奖。这个解释表明,光在与物质发生能量交换时,表现得像粒子。

3. 德布罗意的大胆延伸:物质波:

如果光这种被认为是波的东西,可以表现出粒子性,那么反过来呢?

德布罗意假说(1924年):法国物理学家德布罗意提出,一切物质(包括电子、质子、甚至宏观物体)都具有波粒二象性。他给出了着名的德布罗意关系:

动量(粒子性) ? 波长(波动性):λ = h / p

λ:德布罗意波长。

h:普朗克常数。

p:粒子的动量。

意义:这个假说将波粒二象性从光推广到了所有物质,统一了物质和光的图像。

4. 电子的波动性被证实:戴维森-革末实验:

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实验:将一束电子射向镍晶体,观察散射后的电子强度分布。

结果:观察到了清晰的衍射图样——这是波独有的特征!

计算:测出的衍射环位置所对应的波长,与用德布罗意公式 λ = h / p 计算出的波长完全一致。

意义:确凿地证明了电子具有波动性。德布罗意因此获得诺贝尔奖。

(换言之,波可以化为电子,电子亦可转化为波。)

理解波粒二象性的关键:

1. “粒子”和“波”都不是经典意义上的,

这里的“粒子”不是牛顿力学中那个有确定轨迹的小球。

这里的“波”也不是水波或声波那种需要介质的机械波。

它是一种量子物体,其行为有时像经典的粒子,有时像经典的波,但本质上它是另一种东西。我们只能用“粒子”或“波”这些经典概念去近似地描述它在特定实验下的表现。