波粒二象性理论说明运动与物体不可分(4)

　　他们用射入奈米线的光脉冲的两个反向分量形成驻波，然后在附近注入一束电子，电子束因遭遇光驻波而被加速或减速，通过记录这些速度改变的区域，研究者们得以显现驻波的外观，而驻波体现了光的波动性。

　　实验在显现光的波动性的同时，也显示了其粒子性。当电子进入驻波，它们撞击光子并改变了速度。速度上的变化表明光子和电子之间能量包(量子)的交换。这种速度上的变化以及它所暗示的能量交换表明驻波中存在的粒子行为。

　　主持实验的FabrizioCarbone认为，这表明量子力学的佯谬式的特质是可以被直接记录的，还认为，象这样在纳米尺度描绘并且控制量子现象，开辟了通矢量子计算的新途径。他们的突破性研究发表在NatureCommunications。

　　爱因斯坦这样描述波粒二象性:“好像有时我们必须用一套理论，有时候又必须用另一套理论来描述(这些粒子的行为)，有时候又必须两者都用。我们遇到了一类新的困难，这种困难迫使我们要借助两种互相矛盾的的观点来描述现实，两种观点单独是无法完全解释光的现象的，但是和在一起便可以。”

　　现在回到开篇时候，我的提问:“你怎么看波粒二象性?”我们的介绍是一般性，普通性的知识细节，很多知识，你在网上也能找到。所以我们要有更深刻的理解。

　　我现在问你这样一个问题:“既然粒子具有玻璃二象性，为什么又说一些基本粒子无法再分?”

　　这个是细节问题，问题并不难。粒子具有波粒二象性和粒子无法再分是两个概念。粒子无法再分是从结构形态说的;粒子具有波粒二象性是从存在状态或运动状态说的。

　　再者波粒二象性，是指粒子具有波动和粒子的特性。德布罗意的观点我非常赞同，一切物质皆有波动，也即有波长。

　　即使是一个粒子也能表现出波粒二象性。这个问题上一章在不确定性原理中有讲过。电子双缝实验，也是这样显示的。

　　这就是量子世界烧脑的原因。其实包括不确定性原理，波粒二象性等其最根本的原因，现在还不知道。

　　一个很重要的问题，我早应该问大家，但一直拖到现在。那就是量子世界与宏观世界的界限在哪里?

　　这在哲学上可以用量变和质变的关系描述。粒子质量，大小等小到多少的时候属于粒子世界?

　　我们的教科书中没有提到这个问题，也没有回答这个问题。就说明这个问题不是那么容易的。

　　即引力与惯性谁重要?显然我的答案是引力更重要。为什么呢?因为引力是惯性的源泉。这是我在物理宇宙科普书籍《变化》中反复强调的一个点。

　　引力存在，惯性才有。物质存在，引力才存在，惯性才存在。这是他们的关系。

　　注意这个问题中的哪个重要，其实是人为思考的。本身客观的粒子，没有这样的区分。引力是惯性也是，其实是不可分的，一体的。之所以要这样思考，这样问，是为了大家好理解量子世界。

　　把复杂问题简单化的理解就是组成物质的是粒子，不是“波动性”，所以波粒二象性中“粒子性”更重要。然后是波动性。

　　现在来回答量子世界与宏观世界界限的问题。我们说日常生活中感觉不到房屋的波动性，水杯的波动性，这是质量大，导致德布罗意波长比可观察的极限尺寸要小很多，因此可能发生波动性质的尺寸在日常生活经验范围之外。这也是为什么经典力学能够令人满意地解释“自然现象”。反之，对于基本粒子来说，它们的质量和尺寸局限于量子力学所描述的范围之内，因而与我们所习惯的图景相差甚远。

　　其实上面的这个描述，就包含了宏观与量子的分别描述。上面说了在物理学里，长度与质量之间存在有两种基本关系。如下图。

　　大致而言，康普顿波长是量子效应开始变得重要时的系统长度尺寸，粒子质量越大，则康普顿波长越短。

　　史瓦西半径是粒子变为黑洞时其所有质量被拘束在内的圆球半径，粒子越重，史瓦西半径越大。当粒子的康普顿波长大约等于史瓦西半径时，粒子的质量大约为普朗克质量，粒子的运动行为会强烈地受到引力影响。