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《_WhichWay_实验_波粒二象性的可能破缺和新的二象性_张一方》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、云南大学学报(自然科学版),2009,31(2):153~158CN53-1045/NISSN0258-7971JournalofYunnanUniversity*/WhichWay0实验,波粒二象性的可能破缺和新的二象性张一方(云南大学物理系,云南昆明650091)摘要:最近的某些实验显示出量子物理的许多新特性.WhichWay(WW)实验暗示波粒二象性可能破缺.由此应该继续检验量子波动性对单个粒子、极小的时空范围、短程强弱相互作用及高能过程等方面的有效性.这些实验为粒子物理的发展方向提出了多种可能性.基于对量子力学的统计基础和粒子物理的总体
2、特征进行的讨论,可以得到理论的一种发展方向:对称性-统计性的新的二象性.由于统计性和量子场论一一对应,它又联系于一般的泛量子理论.关键词:量子力学;粒子物理;二象性;WW实验中图分类号:O431.2;O413文献标识码:A文章编号:0258-7971(2009)02-0153-06通常的实验表明,波动性是微观粒子运动时表波动性是在微观规律统计过程中显现出来的.粒子现出的普遍规律.而宏观的引力场、电磁场在变化系统的deBroglie波长和系统大小同数量级或较小时也产生相应的波.因此波粒二象性是微观粒子最时,系统主要显示粒子性;反之波长较大时主要显
3、[1]基本的特征和量子理论的基础.但是,在同一实示波动性.系统本身越大就越显示粒子性,反之越[2]验中粒子性和波动性是互相排斥的.在测量粒显示波动性.个体呈现出的是不连续的粒子性,而子通过哪一条缝(whichway,WW)的一系列实验大量粒子表现为连续的波动性,对应于统计性.因及相关的近年的一些新实验,如量子相干或退相此,互补性,即波和粒子概念的互斥性(Comple-干,量子纠缠态和超光速,量子转移等,显示出量子mentarity,themutuallyexclusivenatureofthewave物理的许多新特性,甚至对整个物理的某些基础提
4、andparticleconcepts)一直是粒子物理热烈探讨的出了质疑,其中的一个重要结果就是波粒二象性的[2]问题.[3]有效性和破缺.现在已经充分认识到,只有无法确定粒子的路面对这些新的实验进展,基于对粒子物理的整径时才能得到完美的干涉图象.一般情况,部分知体分析,在此探讨了波粒二象性及量子理论的某些道粒子的路径信息,同时获得不太完美的干涉条发展方向,特别讨论了对称性-统计性的新的二象[4]纹.在某种意义上,由实验导出的不等式可以看性.作波粒二象性概念的定量化,并且没有用任何形式1WW实验和波粒二象性的可能破缺的海森堡测不准关系.在各种粒
5、子的双缝干涉实验中,干涉效应表明了粒子的波动性.但是,如果测量已知波粒二象性是微观粒子最基本的特征.在粒子通过哪一条缝便强调了波粒二象性中的粒子早期的光电效应、康普顿散射等中明确显示出光的粒子性,它们用能量、动量守恒就可以解决.而各种性,与之互补的波动性就被排斥出去,干涉条纹便粒子的衍射、干涉却显示出它们的波动性.波粒二不再存在.这就是量子力学的互补性原理.它定量[5]象性主要表现为:pi=hki,其代入波动的表达式W地由测不准关系形象描述.[1]=Aexp(ikixi)就导致量子力学及其整个形式.1982年H.R.Pagels等认为海森堡测不
6、准原*收稿日期:2008-09-01基金项目:国家自然科学基金(理科基地人才培养基金)资助项目(K1020195).作者简介:张一方(1947-),男,云南人,教授,主要从事理论物理方面的研究.154云南大学学报(自然科学版)第31卷理等不能用于对单个粒子的单次测量.但对此,单奇异的纠缠态.质子、中子具有相同的衍射表现出个或少数粒子又服从什么规律?粒子的波动性是与电荷无关性.什么波?因此,爱因斯坦、玻恩、玻姆等认为目前的进一步,由此可知,对量子相干或退相干等许量子理论只对大量粒子的系综成立.按照玻恩的解多量子现象的本质问题迄今还没有得到最后的答
7、[5]释,薛定锷波只处理了统计系综的平均行为.几率案.在原子干扰仪的WW实验中,原子的质心运波反映了波动性与统计性的联系.动用平面波描述,波函数对原子运动起/导引场0近年来,科学家用电子双程干涉仪(double-的作用.此时只讨论波和波的干涉,原子的粒子性pathinterferometer)和原子干涉仪(atominterferom-只是当它最后在屏幕上被探测到时才显示出[6~9][3]eter)等进行了一系列实验.结果表明,当不断来.因此倪光炯等认为波粒二象性应理解为:一提高判定电子、中子、光子等从哪一条缝经过的精个微观粒子在运动时,当它的
8、粒子相干性尚未被破确度时,双缝干涉花样的规律性就逐渐变得模糊,坏之前,在理论上应当作/波0处理,而它一旦被探最后完全消失.中子干涉双共振实验显示出,中
