03.08 如何正确理解微观世界的波动性?

上一期我详细讲解了微观世界里面有一个非常奇特的现象:叠加态。也就是说一个电子可以同时处于多个位置,也可以同时拥有多个速度,就好像电子有无数个分身似的,每个分身霸占一个位置且拥有一个速度,这种现象如何描述?就是用叠加态来描述。但是这叠加态背后的根源是什么,我们通常说一个微观粒子具有波动性,这到底在表达啥意思,今天我就来谈谈这个问题。

如何正确理解微观世界的波动性?

首先微观世界的所有粒子本身都是有波动性的,我们甚至能够精确的测量出波长,但是很多人对这个波都有误解,这里我们先谈谈宏观世界你见过哪些波?比如在一个静水池塘里面扔一个石头下去,水面会以石头为中心形成一列波然后慢慢扩向远方。我们详细分析下这里到底什么是波,首先水滴这种物质并不是波,因为水滴只是做上下运动,并未水平方向移动。其次石头也不是波,因为石头扔进去后就直接沉在池底了。那除了水滴和石头之外也没啥其它实体了啊?到底这里的波是啥?其实你之所以找不到到底啥是波,是因为你内心已经默认了一个前提:波必须是一种实体。

如何正确理解微观世界的波动性?

但是我突然告诉你波本身并不是实体,你是否会感觉到惊讶。没错你可以自己想想,水波在往前推移时,水本身并未往前走,水只是起到了一个传递的作用,这就好像是击鼓传花,每个人都花传递下去,人并未移动,所以被传递的东西才能叫波。但是击鼓传花传递的是实物:花。那么水波传递的是啥?

其实水波传递的是一个上下震动的位移量,请注意:传递的是一个位移量。而位移是一个物理参数,所以其实这里的水波本质来说,传递的是一种“水滴距离水平面的距离值”而已,而水其实就是这列波的“介质”。所以经过以上分析可以看出,水波传递的是“距离值”,而水是波的介质。只有介质才是实体,被传递的并不是实体,而是一个物理值。经过上面的分析,我们再来看看声波传递的是啥,其实就是空气震动的距离值而已,空气是波的介质。那么引力波传递的啥?其实就是时空本身的震动距离值,介质就是时空。

如何正确理解微观世界的波动性?

所以大家发现没,我们通常说的波,其实就是一种运动形式而已,介质通常是实物,但是波本身并不是实物,波只是传递一种震动的距离值对不对?有了这个前提知识我们再看看微观粒子的波动性。首先微观粒子的波传递的是啥?我们可以肯定绝对不是一种实物对不对,因为刚刚宏观世界的水波我们已经分析过了,传递的肯定是一个物理值。那么微观世界的波到底再传递啥?其实传递的是概率值,也就是说微观世界的波其实是一种概率波。

如何正确理解微观世界的波动性?

怎么去理解把概率值传递呢?比如最开始电子可能处于A、B、C三个位置,请注意电子是同时处于A、B、C三个位置的,因为电子具有多个位置的叠加态。但是这三个位置并不是分到的概率都是100%,可能A分到30%,B分到60%,C分到10%,所以电子虽然同时处于这三个位置,但是每个位置的概率值不同。那么概率值如何传递呢?我们先只看一个位置A。

A最开始的概率是30%,由于微观粒子传递的波是一种概率波,所以这个概率值30%肯定会随着时间的推移传递到B处,所以也许过了2秒后,B的概率值就变为30%了,相当于这个30%的概率值成功从A传递到了B。再过了5秒,也许C的概率值会变为30%了,那么概率就从B传递到了C。

如何正确理解微观世界的波动性?

所以大家明白没,微观世界的波动性,是指微观粒子的概率是以波的形式在传递,并非微观粒子本身就是波,请注意波永远不会对应于某一种实体存在的事物,波是把物理参数再空间上传递。所以看了这篇文章后,你如果再去把电子的运动轨迹说成是波,那就真的贻笑大方了。电子本身是处于无轨迹状态,因为电子永远都存在于多个位置且拥有多个速度,只是有时候电子的位置可能性减少,有时候电子的速度可能性减少而已。电子可以从一个地方突然跃迁到另外一个地方,无视时间和空间的距离。

电子的运动轨迹不是波,电子基本算是没有运动轨迹,只有电子对应的概率值传递才叫电子的波动性,希望大家能正确理解。我是小彭来给您解惑,如果喜欢文章可关注,如果有异议可评论。


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