波－粒二象性

在不同的條件下對微觀體系觀察的結果，或主要表現為類似經典波動的圖象，或主要表現為類似經典粒子的行為。按照經典物理學理論，微粒和場是物質的兩種基本實體。場表現為空間上的連續分佈和可迭加的波動性，微粒表現為具有確定的大小和作軌道運動的粒子性。這兩種性質是互不相容的。1900年，德國物理學家M.K.E.L.普朗克用能量子的概念成功地解釋了黑體輻射之後，一些物理學家逐漸明確了原來認為只具有波動性的電磁場也具有粒子性，光電效應、康普頓散射都能用電磁場量子（光子）的粒子性來解釋。1923年，L.V.de布羅意從光學和力學的相似性出發，認為電子也應該與某種波(物質波)相聯繫。電子在晶體上的衍射實驗證實了這種想法的正確性。微觀客體表現出波粒二象性，使人們逐漸認識到這兩種特性在同一客體上並不象經典物理學認為的那樣是互不相容的。關於波粒二象性的討論，對量子力學的建立和發展起了重要的促進作用。E.薛定諤基於量子性是波動性的反映這一認識，才建立起他的波動量子力學；M.玻恩對波粒二象性作了統計解釋，才找到了薛定諤波函數的物理意義，即它所代表的是微觀物理體系的一種幾率行為。量子力學正是通過波函數從理論上把握了微觀體系的波粒二象性。在量子場論中，這種波粒二象性又得到進一步的理解，即認為微觀物理體系是由量子場描述的，場量子也表現粒子性。對於波粒二象性的進一步理解尚有不同意見，而且每種意見都有其哲學基礎。一種意見是從唯物主義出發，或者認為波粒二象性是微觀客體一身兼具的兩種相關的屬性；或者認為真正的實在是量子態，波或粒子是觀察所造成的片面顯現，只有當它不被觀察破壞時才顯現出其自身。另一種意見則是從實證主義出發，認為現象（觀察結果）是所與的，波粒二象性只不過是由於對現象的描述使用了經典物理學語言即波或粒子的結果，對觀察以外的客體或者認為沒有必要考慮，或者認為可以有多種等價的描述。 ^[1]