量子力學告訴你：你的身體也是波粒二象性的

量子力學告訴你：你的身體也是波粒二象性的科學認識君的《通俗物理100課》系列【第二課：波粒二象性】可以說伽利略與牛頓建立起了物理學，在此之前并沒有物理學這門學科，研究自然的學問叫自然哲學，其與物理學的根本區(qū)別在于實驗。物理學是研究自然現象的科學，歸根結底就是研究物質的組成，相互作用和運動規(guī)律的學科。面對多彩繽紛的自然世界，人們總會發(fā)問，組成這一切的物質是什么？它們是否可無限細分？其實早在2400多年前的古希臘時期，德謨克利特就主張“原子論”，不過他認為的原子和現在所認知的原子完全不同。他認為世界萬物就是由一種基本元素構成，這種元素很小且是不可再分實體“小球”。這種實心小球的排列組合順序構成了大千世界的千變萬化，這就是他心中的原子。直到兩千多年后的18世紀，人們才用實驗證實了原子的存在。不過那時候對原子的認識還很膚淺。牛頓對原子的探索并沒有什么建樹，之后人類對原子的認識經歷了道爾頓的實心球模型，湯姆遜的葡萄干蛋糕模型，盧瑟福的行星模型，玻爾的能級模型和電子云模型。Rutherford(1911)(thonuctous)Schrodinger(1926) W饑嚴樸打開今日頭條，查看更多精彩圖片Rutherford(1911)(thonuctous)Schrodinger(1926) W饑嚴樸打開今日頭條，查看更多精彩圖片 Bohr(1913)(energylevels)Thomson(1904)(positiveandnegattvecharges)原子模型發(fā)展史我們現在知道了原子是由原子核和核外電子構成，原子核又由質子和中子構成，原子核的正電屬性是由質子體現出來的，中子是不帶電的。并且原子的質量幾乎都聚集在原子核上。其實在19世紀之前，人類并不了解原子內部的構造，也更不了解

電子的運動。所以那時候牛頓力學的危機并不是很突出。直到科學家觀測到原子核外電子的運動時，牛頓力學徹底在微觀領域失效了。按照牛頓力學的計算，電子這種東西嚴格來說就不應該存在于原子核外它應該直接和質子中和掉。按照經典力學的解釋，帶正電的質子會產生電場，而電子在這種電場中蹦跶不了多久就會被吸引到質子上，并與其抵消?？墒请娮拥倪\動完全不是這樣的，電子依舊蹦跶得很活波，經典力學的統治時代宣告解釋。經過了一個世紀的探索，我們可以自信的說，量子力學在次原子級別是正確的。我們現在知道了眾多的微觀粒子，以及它們的相互作用形式。自然界存在四種力，按照作用的強度依次分為：強相互作用（核力），電磁力，弱力，引力。TheFourFundamental

ForcesofNatureElectro*~Weak~IStrongmagnetismInteraction四大相互作用力物理學家從電磁力傳播所依賴的電磁場中得到啟示，其他三種力也應該是通過“場”來傳遞力的。物理學家繼續(xù)從電磁力傳播所依賴的傳播子（光子）中得到啟示，其他三種力也應該通過各自的傳播子完成的。也就是說，這四種力，每一種都是依賴場中的傳播子進行的

但有場未必有傳播子，而有傳播子一定有場的存在靜止電荷會產生電場，在電場中的其他電荷會因此受到作用，但這其中并沒有光子這樣的傳播子。如果靜止電荷運動起來，那其造成的電場也會是波動的，變化的電場就會產生變化的磁場，電磁場就此產生。電磁場的傳播子是光子，光子是一份份運動的能量，這些能量通過質能方程E二MG轉換成光子的質量，并且具有波粒二象性。波粒二象性我們最早知道了光是波粒二象性的，隨后的電子雙縫干涉實驗證明了電子也具有波粒二象性。其實除了微觀粒子，整個宇宙中的所有物體，不管是微觀的電子還是宏觀的星球都是物質波?；蛟S這有些難以理解，我可以從簡單的電磁波講起。電磁波其實就是核外電子輻射出的一份基本能量，電子是帶負電的電荷，電子總是在運動，那么電子就會產生變化的電場，進而導致變化的磁場，變

化的磁場又產生變化的電場，就這樣電磁場就傳播開來了，電磁場可以傳播能量，這能量就是光子。光子是如何運動的？知識補充：光是一種電磁波，電磁波傳播速度c二波長入X頻率f,真空中光速恒定。光子不僅是一種粒子也是一種波，光子的運動頻率不同導致了形形色色的電磁波產生。光子的運動頻率從100hz到10的27次方不等，其名稱依次可以是電擾動，無線電，雷達波，可見光，X射線，伽馬射線 RadioMicrowave|Garnma-rayInfrared|Ultraviolet|X-ray*SkeScaleHandRadioMicrowave|Garnma-rayInfrared|Ultraviolet|X-ray*SkeScaleHand_widthPin Widlhafaheod HumaniiairSingle

CeihMoleculesAtoms電磁波波長排序電擾動雖然也是電磁波，但頻率很低，波長就很長，甚至可以達到數千公里，從一個波峰到另一個波峰的距離太遠了，所以波動的性質并不明顯。就好像是在湖面上相隔10公里才有兩個凸起的波浪，這個湖面會顯得很平靜，所以電擾動更像是場。而無線電，雷達波的頻率就高出電擾動的好幾個數量級，它們的波長就更短，波峰距離不大，更像是波?？扇绻l率繼續(xù)增加，比如宇宙中的伽馬射線，它雖然也是電磁波，但其頻率極大，導致波長極短，有的波長才10的負14次方米，比原子半徑還小到多。那么這些電磁波的波峰距離就極短，兩個波峰更像是渾然一體的粒子了，而不像是波。所以從電磁波的波長高低來劃分，波長長的更像場，波長中等的更像波，波長短的更像粒子。所以光子的頻率差異會讓其體現出顯著的粒子態(tài)或波動態(tài)。但不管如何，光子同時具有波動性和粒子性。德布羅意的物質波告訴我們，人類也是波粒二象性的，只不過人體波動的頻率太大了，而波長太小了，以至于現有的儀器都無法觀測到這種波動，所以人體更顯得是個實在物體。既然所有的物質都是波粒二象性的，那么夸克也是（目前發(fā)現原子內部最小尺度的粒子），倘若還有比夸克還小的粒子，那么它也是波動的。宇宙中數百個基本粒子構成了宏觀世界的多樣性，基本粒子之間的作用關系很復雜，我們甚至都理不清它們之間的關系。但唯一可以確定的是所有粒子都是波動的，光子是波動的能量，這種電磁波因頻率的不同時而表現出粒子性，時而表現出波動性。當然我們可以借助這種思想建立一種大一統理論。我們假設，現在所說的光子，電子壓根就不是什么基本粒子，而是由一種更小的波動能量構成，這種波動就是超弦理論中的弦，弦的不同振動形式會表現出不同的基本粒子。

那么