量子力學波粒二象性的本質?量子力學誕生一百多年來，外界一直沒有停止過對它的質疑質疑量子力學是很正常的現象，某種意義上來講，科學就是用來質疑的，尤其是量子力學這樣颠覆我們日常認識的科學，今天小編就來說說關于量子力學波粒二象性的本質?下面更多詳細答案一起來看看吧!

量子力學波粒二象性的本質

量子力學誕生一百多年來，外界一直沒有停止過對它的質疑。質疑量子力學是很正常的現象，某種意義上來講，科學就是用來質疑的，尤其是量子力學這樣颠覆我們日常認識的科學！

量子糾纏，量子隧穿，電子雙縫幹涉，波粒二象性，以及量子力學的核心“不确定性”，可以說量子力學完全颠覆了我們所在的經典世界，甚至讓我們熟知的現實世界變得模糊，不确定。

在量子力學中，微觀粒子都具有波粒二象性，相信大家都知道。那麼該如何理解波粒二象性呢？一個微觀粒子怎麼可能同時具有粒子和波的特性呢？

首先，什麼是粒子特性？

通俗來講，就是确定性。舉個例子，你此刻正在讀這篇文章，你就是在讀這篇文章（這不廢話嗎？），這是确定的。

什麼是波的特性，通俗來講，就是不确定的，隻能用概率來描述。還用上面的例子，你在讀這篇文章，同時你也有可能在月球上漫步，還有可能在比鄰星上與外星人交流。也就是說你是不确定的，甚至可以同時身處兩個不同的地方。

下面正式開始，看看到底什麼是波粒二象性。

首先我們來看第一個實驗，我們都很熟悉的實驗：電子雙縫幹涉實驗。

物理學家一個一個發射電子，電子通過雙縫後，落在雙縫後面的屏幕上。一開始我們會發現屏幕上出現的隻有單個的條紋，這時候的電子表現出來的就是粒子特性。

這很好理解，也符合我們在宏觀世界的認知。電子就像宏觀世界的玻璃球一樣，通過雙縫後自然會在屏幕上形成單個的條紋。

但是，如果不斷地發射電子，多次重複下去，我們會發現單個的條紋逐漸變成了明暗相間的多個條紋，幹涉條紋。很明顯，這時候的電子表現出了波的特性。

單個的電子通過雙縫後為何會呈現幹涉條紋呢？隻有一種可能：單個電子“同時”通過了兩條狹縫，然後自己和自己發生了幹涉。

這太違背我們的日常認知了：單個電子怎麼可能同時通過兩條狹縫呢？

如果想要理解詭異的量子世界，必須徹底放棄我們的日常認識，必須放棄常識性的東西。你或許會為“電子同時通過兩條狹縫”感到驚訝，但這僅僅是開始，讓你更驚訝的還在後面。

科學家們總是對違反常識的東西充滿好奇，與你我一樣，他們也想知道單個電子到底是如何同時通過狹縫的。

他們自然會想到在兩條狹縫附近安裝攝像頭，親眼看看到底電子是如何做到同時通過兩條狹縫的。結果不看不要緊，一看更懵圈了！

電子就好像能讀懂人類的思維一樣，好像知道有攝像頭正在觀測它，結果立刻恢複了粒子的特性，幹涉條紋消失了。而拿走攝像頭之後，幹涉條紋又出現了！

不得不說科學家們很聰明：如果說觀測行為可能會影響到電子的選擇，等到電子通過雙縫後再觀察總該行了吧？

這就是電子雙縫幹涉延遲實驗。

結果更詭異的現象又出現了。即使科學家把攝像頭在電子通過雙縫後再進行觀察，電子仍舊乖乖地表現為粒子特性，幹涉條紋同樣會消失。

科學家們一臉懵逼：明明電子是先通過狹縫，然後科學家才進行的觀測。電子通過狹縫在前，觀測在後，後面的怎麼可能影響到前面的呢？

也就是說，結果怎麼可能影響到原因呢？如果是真的，顯然違反了因果律。科學家們打死也不會承認。

科學家們仍然不死心，他們又進行了更為缜密的實驗：量子擦除實驗。

這個實驗過程比較複雜，我盡量長話短說。通俗來講，就是利用光子的偏振性和量子糾纏原理，利用兩個處于糾纏态的光子（假設是A和B）進行實驗。一方面，科學家用光子B進行實驗，同時“偷偷地”觀察光子A，利用A和B的糾纏态神不知鬼不覺地獲取光子A的相關信息。

科學家之所以這樣做，就是為了避免觀測行為影響到光子A，所以采用了“間接觀測”的行為：隻觀測光子B，利用光子A和光子B的糾纏态獲取A的信息。

不得不佩服科學家們聰慧的大腦。但光子好像比科學家更聰明，好像早就識破了科學家們的一切“陰謀”：就算是科學家隻觀測B，不觀測光子A，得到的結果仍舊沒有改變：隻要一觀測光子B，光子A就會表現出粒子性，幹涉條紋消失。否則就會表現出波的特定，出現幹涉條紋。

是不是越看越懵逼了？甚至開始懷疑自己的智商了？

完全沒有必要！因為懵逼的不隻是你我，連愛因斯坦這樣偉大的科學家也同樣會懵逼！

那麼該如何解釋微觀粒子的波粒二象性？如何解釋量子世界的詭異現象呢？

目前來看，以波爾為首的“哥本哈根派”提出的“不确定性原理”更被物理學界認可，該原理認為量子世界的一切都是不确定的，我們永遠無法同時觀測到一個粒子的位置和速度，隻能用概率去描述。

同時，波爾也提出了“互補原理”，簡單講就是粒子的波動性和粒子性不會在同一次測量中出現，波動性和粒子性在同一時刻是互相排斥的，但在更高的層次又是統一的。

專業點來說：不确定性從數學上描述了物質的波粒二象性，而互補原理更像是從哲學上解釋了波粒二象性。不确定性和互補原理是“哥本哈根學派”的兩大支柱。

德布羅意也提出了“物質波”概念，認為萬物皆波，包括我們每天看到的宏觀物體都具有波的特性，隻不過由于質量太大，波的特性幾乎不可能體現出來，隻能以我們看到的粒子特性顯現出來，所以我們會看到周圍的物體都是确定的！

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