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一、微觀粒子存在波粒二象性的原因
分析微觀粒子存在波粒二象性的原因,首先必須明確基本粒子的本質(zhì)。基本粒子是相互繞轉(zhuǎn)的兩個(gè)半元電荷,遵循的規(guī)律是:M^2R=Q,其中,M是基本粒子的質(zhì)量、R是基本粒子的空間半徑、Q是常數(shù)。單獨(dú)的半元電荷是不存在的,其它所謂的基本粒子都是由基本粒子組合而組成的。基本粒子不論存在于物質(zhì)內(nèi)部,例如:原子核內(nèi)部,還是存在于外部空間,例如:輻射到外部空間的光子,都遵循這個(gè)規(guī)律。基本粒子的角動(dòng)量是守恒的,基本粒子角動(dòng)量的數(shù)值就是普朗克常數(shù)。
根據(jù)物質(zhì)波,又稱德布羅意波可知:對(duì)于光子輻射到外部空間的基本粒子,波長(zhǎng)λ=h/P,其中h是普朗克常數(shù)、p是光子的動(dòng)量、λ是波長(zhǎng)。由于h=mvR,其中,h是基本粒子的角動(dòng)量值也是普朗克常數(shù)、m是光子的運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量、R是光子的半徑、v是光子的自轉(zhuǎn)速度,p=mc,其中,m是光子的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量、c是光速。λ=h/P=mvR/mc=vR/c,波長(zhǎng)相對(duì)越大,波動(dòng)性越顯著。理論上我們?cè)谝粋€(gè)波長(zhǎng)正好能看到兩個(gè)光子,即兩個(gè)光子相切,λ=2R,這時(shí)光子具有明顯的波動(dòng)性,同時(shí)又具有明顯的粒子性,波長(zhǎng)小于粒子的半徑不具有波動(dòng)性。當(dāng)波長(zhǎng)λ>2R波動(dòng)性顯著,粒子性相對(duì)細(xì)微;當(dāng)波長(zhǎng)λ<2R粒子性顯著,波動(dòng)性細(xì)微。
由上述分析可知:通常情況下,光子的自轉(zhuǎn)速度是超光速的,所以通常情況下,光子的波長(zhǎng)是大于2倍光子的半徑,光子具有波粒二象性,所以微觀粒子(如電子、光子等)同時(shí)具有波動(dòng)性與粒子性。
二、分析宏觀物體為何不存在波動(dòng)性
其實(shí),天體相對(duì)于宇宙空間也是微粒。對(duì)于宏觀物體,例如宏觀天體地球,它的角動(dòng)量等于mvR,其中,m時(shí)地球的質(zhì)量、v地球的自轉(zhuǎn)速度、R是地球的半徑;地球的動(dòng)量p=mV,其中,V是地球的公轉(zhuǎn)速度。根據(jù)物質(zhì)波的法則:λ=h/P=mvR/mV=vR/V,由于地球的自轉(zhuǎn)速度v小于地球的公轉(zhuǎn)速度V,所以地球的波長(zhǎng)小于地球的半徑,所以地球不具有波動(dòng)性。例如,槍打出去的子彈,子彈幾乎不自轉(zhuǎn),所以子彈只具有粒子性。
對(duì)于宏觀物體,通常情況下,自轉(zhuǎn)速度小于或遠(yuǎn)小于它的公轉(zhuǎn)速度,即它們的波長(zhǎng)小于或遠(yuǎn)小于它們的半徑,所以通常情況下,宏觀物體不具有波動(dòng)性。所以像月亮、地球、太陽(yáng)等天體不具有波動(dòng)性,當(dāng)然也不排除,宇宙存在特殊的天體,公轉(zhuǎn)速度小于自轉(zhuǎn)速度的天體,同時(shí)具備波粒二象性。
三、結(jié)論
波粒二象性存在與否,本質(zhì)是物質(zhì)自轉(zhuǎn)速度和傳播速度的博弈,自轉(zhuǎn)速度大于傳播速度是物質(zhì)存在波粒二象性的必要條件。
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