波粒二象性

物质波

物质波是量子力学与一个物质粒子——电子、原子、乃至一个大分子——相联系的那道波。它的波长由粒子的动量经德布罗意关系所设定,它正是在实验中发生衍射与干涉的那个东西。当物理学家说电子「具有波动本性」时,他们所指的就是物质波。

对这是哪一类波,必须诚实以告。物质波并不是任何物理实物的振动,不像声音在抖动空气;它是粒子的波函数,其在每一点上大小的平方,给出在该处找到粒子的概率。这道波告诉你粒子很可能在哪里现身,而不是说粒子本身像黄油一样被薄薄地涂抹在整道波上。

物质波解释了微观世界为何是量子化的。把一个粒子困在一小块区域里,只有某些波长能恰好整齐地容纳其中,就像吉他弦上的驻波;那些被允许的波长,对应着原子及其他束缚系统的离散能级。因此,物质的波动本性绝非一则奇异的旁注,而正是那些塑造了整个化学的台阶与壳层之源头。

matter wave wavelength λ = h / p (de Broglie relation)

每个运动的粒子都携带着一道波,其波长由它的动量所设定。

物质波是一种概率幅,而不是三维空间中一道物理的涟漪。对两个或更多粒子而言,这道波实际上栖身于一个更高维的位形空间之中,这正是它并非寻常空间里一道真实之波的一个标志。

又称
de Broglie wave德布罗意波德布羅意波