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  • 1 # 語境思維

    據說,德布魯伊物質波理論,備受愛因斯坦賞識與力薦,後來又得了諾獎。名氣大的很呢。

    大多數科學愛好者,即便感到奇葩,也只能抱著“咱不是大牛,咱也不敢說”的姿態。

    不過,筆者覺得,既然是科學愛好者,就得弄清所以然,不能揣著明白裝糊塗。

    不唯書、不唯上、不唯名、不唯利,反覆驗證、追根求源、實事求是,才是科學態度。

    此次答文,只求通俗易懂,滿足有高中物理基礎的朋友們看得懂,分享如下。

    德布魯伊物質波的大致意思

    德布魯伊物質波公式是:λd=h/mv,式中,

    其λd:是物質波的波長。德布魯伊認為,任何物體,包括光子、電子、質子、原子、分子、子彈、衛星、地球、太陽、脈衝星、磁星、黑洞,既有粒子性又有波動性,都具有波粒二象性,都是機率波,或者叫物質波。

    說他們是機率波,是因為任何物系的動力學參量都服從不確定原理:△x·△p≥h/4π。

    若測準了位移增量△x,就不可能測準動量增量,這有點誇張。因為海森堡當年(1926年)發表的原文之△x△p本意是兩個測量誤差之積,當時叫“測不準公式”。

    事實上,常識告訴我們,任何一個物理學參量,都是統計平均值,既有系統誤差,也有隨機誤差。絕對精確值是不存在的。

    其h:是普朗克常數。本來,據說普朗克常數h只適合微觀粒子,尤其只適合電子與光子。就好比,萬有引力常數G只適合宏觀物體一樣。

    這從光電效應方程原理△½m₀v²=h(f-f₀)...(1)測普朗克常數可以驗證,也可以從電子湮滅方程±e+2Ek=±γ+Q,即m₀c²=hc/λ₀或h=m₀cλ₀可以驗證。

    而普朗克常數的定義公式h=m₀cλ₀的物理意義在於:h是最小費米子與最小玻色子光子之間的突變係數。

    但是,聰明反被聰明誤的德布魯伊,把普朗克常數任意擴大到宏觀物體。

    電子是光子的臨界粒子:電子是高度收縮的光子,光子是高度膨脹的電子。電子是最特殊的實體粒子(費米子)。

    其m:是某個物體,諸如原子、導彈、中子星,的質量。

    其v:是該物體的運動速度。例如,最快的實體粒子是β射線之自由電子(≈c),很快的如α射線之氦核(≈0.1c),而較快的是核外電子(≈0.0073c),導彈速度10馬赫(=3.4km/s)。

    驗證德布魯伊公式是否靠譜

    筆者開宗明義指出,德布魯伊物質波不靠譜,可以直接舉例驗證一下,即可分曉。

    例1:電子物質波有悖於光電效應方程。

    愛因斯坦的光電效應方程,也是獲諾獎的科學發現,廣泛應用於微電子技術。筆者認為,#這很科學#。

    不難證明,廣義的光電效應方程,可以把式(1)簡化為:½m₀v²=hc/λ...(2),其物理意義是:

    電子運動的動能,可以激發或轉化為空間場量子的輻射動能。換句話說,光電效應是費米子動能與光電子輻射能的能量守恆。

    式(2)可改寫成:λ=hc/m₀v²...(3)

    根據式(3)可求電子激發空間場量子或光量子的波長,這與德布魯伊物質波的概念截然不同。

    式(2)可改寫成:

    ½mv²=(m/m₀)hc/λ...(4),

    λ=2hc/m₀v²...(5),

    這是計算諸如子彈飛激發電磁波輻射動能與波長的通用公式。

    假設,電子運動速度v,按照光電效應的波長:λ=2hc/m₀v²,按照德布魯伊機率波的波長:λd=h/m₀v,兩式相除:λ/λd=2c/v...(6)

    對於β射線,電子速度≈c。λ/λd=2,對於核外電子,電子速度例如v≈0.0073c,則光電效應波長是德布魯伊波長的137倍。親愛的讀者,我們究竟應該信誰的呢?

    例2:質子的德布魯伊波長,很奇葩。

    質子在原子核的震盪速度v≈500m/s,該質子運動也會激發電磁波,其光電效應波長:λ=hc/m₀v²,其德布魯伊波長:λd=h/mv,

    兩式相除:λ/λd=(m/m₀)c/v...(7)

    顯然,不用代入計算,光電效應波長與德布魯伊波長壓根就不是一回事。我該信誰呢?

    例3:子彈的德布魯伊波長,更奇葩。

    假設子彈質量為m=10g,速度v=1km/s。則光電效應波長:λ=hc/m₀v²=21.8米。可見子彈飛也可以激發無線電波。

    子彈的德布魯伊波長:λd=h/mv=6.63×10⁻³⁵米,頻率:f=c/λ=4.5×10⁴²赫茲。

    請問,這是什麼波?據我所知,電磁波的最短波長是2.42皮米,即λ≥2.42×10⁻¹²米,最高頻率是伽瑪線暴,f≤1.24×10²⁰赫茲。

    結語

    退一萬步講,即便德布魯伊物質波的波長是可能存在的,你也不可能找到真憑實據。

    Stop here。物理新視野與您共商物理前沿與中英雙語有關的疑難問題。

  • 2 # 物理那點事兒

    老朱認為德布羅意波是正確的,接下來我將從波粒發展史、德布羅意物質波的提出過程以及德布羅意波的驗證三方面進行講解我的觀點。

    波粒發展史

    光究竟是什麼?現在物理學認為,光即是波也是粒子,即波粒二象性,但你可能不知道,關於光是波還是粒,科學界爭論了幾百年。

    最早提出光的波動理論的是胡克,17世紀時與胡克爭論最激烈的是牛頓,牛頓認為光是一種微粒,二者關於此事一直爭論不休,並沒有得出定論。

    19世紀開始,托馬斯•楊做了著名的雙縫干涉實驗、菲涅爾提出圓板衍射、馬呂斯觀察到光的偏振現象,這等於對光的微粒說宣判死刑,光是一種波普遍被科學界接受,這其中最著名的持反對意見者,當屬泊松,但泊松亮斑一事,卻成為了光的波動說最強有力的證據,19世紀60年代和80年代,麥克斯韋和赫茲先後從理論和實驗證明光是電磁波的本質,光的波動理論似乎已經十分完美。

    但物理學的大廈基本建成之際,天空彌留的兩朵烏雲之一——黑體輻射問題卻阻礙了物理大廈的竣工。

    經典物理學理論不能夠完美解釋黑體輻射問題,最著名的解釋公式是維恩公式和瑞利公式,但前者在長波區與實驗現象偏離很大,後者在短波區與實驗現象偏離很大,科學界稱之為“紫外災難”,物理學的發展似乎因此而止步。

    為了解決黑體輻射問題,普朗克提出能量子假說,這種連他本人都不能相信的理論卻解決了黑體輻射公式與實驗現象不符這一疑難雜症,後來普朗克自己不得不承認:微觀世界的某些規律,在宏觀世界看來非常的奇怪。

    繼普朗克提出能量子假說後,人們發現,經典電磁理論不能夠解釋光電效應,物理學似乎又陷入了瓶頸,受普朗克能量子假說影響,愛因斯坦提出光子假說,經典電磁理論所不能解釋的光電效應,就這麼被完美的解決了。普朗克能量子假說連他本人都猶豫是否正確,因此在科學界並沒有被普遍接受,但年輕的愛因斯坦卻接受了這一觀點,他認識到了能量子的意義,並提出了光子假說。

    1918—1922年,康普頓在研究石墨對X射線的散射時,發現光除了能量之外,還具有動量,這一發現被後世學者稱之為康普頓效應。

    愛因斯坦光子假說和康普頓效應使光的粒子說重新回到人們視野,於是人們意識到,光即是一種波,也是一種粒子。

    德布羅意提出物質波

    1924年,法國巴黎大學的德布羅意考慮到普朗克能量子和愛因斯坦光子假說理論的成功,他在自己的博士論文中大膽的提出把波粒二象性應用到實物粒子,他認為幾個世紀以來人們一直研究光的波動性而忽略了光的粒子性,那在實物粒子中是否犯了相反的錯誤呢?於是他提出假設:實物粒子也具有波動性,這種與實物粒子相聯絡的波被稱為德布羅意波或物質波。

    德布羅意波的驗證

    任何一個物理定律的提出,都要經得起實驗的驗證,物理是一門以理論和實驗為基礎的學科,萬有引力定律如此,相對論如此,同樣要證明實物粒子具有波動性,實驗驗證是必不可少的過程。

    1927年戴維孫和湯姆孫利用電子進行衍射實驗,觀察到了電子的衍射條紋,這說明電子具有波動性,即實物粒子具有波動性,後來科學家又陸續證明質子、中子、原子、分子都具有波動性。因此德布羅意物質波由假說變為被科學界承認的事實。

    有的人可能會想,為什麼不用鐵球這類宏觀物質來實驗驗證,相對於電子容易的多而且更具有說服力。一個重要原因是因為宏觀粒子運動時波動性表現不明顯,無法觀察到實驗現象,而微觀實物粒子波動性大,更容易觀察到實驗現象。

    結語:德布羅意波是已經被驗證的理論,是科學工作者切實觀察到的實驗現象,它說明實物粒子的運動也具有波動性,即自然界物質運動所遵從的法則。

  • 3 # 袁燦倫

    德布羅意物質波的假說是正確的!

    1924年德布羅意獲巴黎大學博士學位,在博士論文中首次提出了物質波的概念,指出波粒二象性不只是光子才有,一切微觀粒子,包括電子和質子、中子,都有波粒二象性。1929年德布羅意因此獲得諾貝爾物理學獎。

    德布羅意在愛因斯坦關於光量子假說的啟發下,將波動性推廣到一切微觀粒子上,指出具有質量m和速度v的運動粒子也具有波動性,這種波的波長等於普朗克常數h跟粒子的動量mv的比值,即

    λ=h/mv

    1927年,戴維孫-革末的鎳單晶電子衍射實驗,證實了德布羅意物質波的存在。

    波昂認為,德布羅意電子波是電子出現的機率波,電子運動可以用一個波函式來表徵,它不表示一個電子確定的運動方向與確定的軌道,卻說明電子佔據空間某一點所存在的機率。

    德布羅意反對哥本哈根學派量子力學理論

    哥本哈根學派量子力學理論,認為物質波不是真實的物理波,而是一種機率波。這遭到愛因斯坦、德布羅意、薛定諤、狄拉克等人的激烈反對。

    物質波新解

    (以下是我深入研究後的觀點,因我的新理論論文尚未發表,故只能作簡單敘述)

    1、物質波是什麼?是什麼東西在波動?這個波函式的意義是什麼?

    這三個問題是量子力學理論最基本的問題,至今無解。

    經我的對比研究,物質波和光波一樣,也是真實的物理存在,也是物質本身。光波(電磁波)是電場和磁場在空間中交替的波動,就是場的波動,那麼,物質波也是場的波動!

    2、愛因斯坦-德布羅意關係式可以推匯出來

    不僅僅是假說。

    3、波粒二象性

    波粒二象性只是由於不知道波是什麼,不知道如何界定宏觀和微觀的情況下,把物質當作是幾何質點而做出的一種和稀泥的做法。

    4、宏觀和微觀

    量子力學理論的研究物件是微觀物質,但是,量子力學理論並沒有對宏觀和微觀作界定。我認為,只有單一的場構成的物質,也稱為基本物質,如光(子)、電(子)、夸克等,才能稱為微觀,由基本物質組合而成的複合物質就是宏觀。

    ………………

    就說到這裡吧!

  • 4 # 彭曉韜

      個人認為:德布羅意波或稱為物質波是不存在的!純粹的謬論!最簡單的道理是:物質波的波長和頻率與速度相關與速度本身與參照系有關,而特定物質的運動狀態只能有一個,而速度可以有無數個!兩者間是不可調和的!就像路邊一塊石頭,相對地面是靜止的,因此,按德布羅意波考慮的話,其波長為0,頻率為無窮大!但在汽車上的人看來,這塊石頭是在運動的,其波長為h/mv;頻率為mvv/h。當汽車行駛速度v為不同值時,這塊石頭的波長和頻率就是不同的。然而如果有兩輛或兩輛以上的運動速度不同的汽車上的人同時觀測此塊石頭,則這塊石會同時有多個波長與頻率!但問題是:石頭在地面上相對地面根本沒有任何動靜和變化!一塊石頭怎麼可能同時處於各種不同的波長和頻率的所謂物質波動中呢!

      詳細論述可參閱本人的以下文章!

  • 5 # 程俊傑70559097

    物質波和波函式是波粒之爭沒有結果後,出現的兩個“怪論”。

    薛定諤方程個人觀點是為了讓方程符合描述波的方程而“推導??!”出來的方程?不說是一個奇怪的數學問題,單是薛定諤自己壓根不承認波函式和疊加態,仁者見仁智者見智的想吧,為了不被噴,只能少說話,哎。

    物質波一樣“神奇”。“機率波”是波?電磁波可以理解,畢竟場的本質沒有共識,這機率波,個人壓根不承認他是什麼波,還生搬硬套的引入波長頻率,單粒子無法形成波,波函式也一樣。

    個人觀點,如果不能完成所謂大一統理論,那就不要非立刻馬上就要拿出來,事實是真大一統了?即便我也希望有生之年能見識到經典力學和電動力學以及光學的大一統,但是看不到也沒有辦法不是,哎!

    個人觀點,波粒之爭不但沒有實際進步,反而一地雞毛!

  • 6 # 外星文明新時代

    本民科認為,所謂的`波粒二象性’把波和粒子等同起來,完全就是一種錯誤的觀點,正確的觀點是: 粒子是`因’,而`波’是`果’,沒有粒子就沒有波。無論是量子論還是德布羅意物質波的`波粒二象性’的猜想都是錯誤的。

  • 7 # 蘇A葉宏

    尚沒發現有錯的證據。許多是根據現象或實驗得出的理論。這些理論全都得了諾貝爾獎。誰要反對,得有點水平,否則,你是妄想輕言。

    一、愛因斯坦用光量子理論解釋光電效應獲成功,得到1921年諾貝爾物理獎,這等於承認了光的波粒二象性。

    二、德布羅意提出物質波理論,一切物質具波粒二象性。獲1929年諾貝爾物理獎。

    三、德國波昂認為物質波是機率波,獲1954年諾貝爾物理獎。

    四、美國戴維孫和英國湯姆森發現電子衍射,證實電子的波動性、二象性,獲1937年諾貝爾物理獎。

    這四次諾獎都與波粒二象性有關。你想反這理論,得舉證呀。

    波粒二象性雖都知道,但許多人曲解它,沒有真的理解它的本質。粒子是第一性的,波動是第二性的。本質是,運動的粒子具有波動現象。首先得是粒子,其次運動才有波動。反之,是波,就不一定是粒子,無線電波就不具二象性,許多人卻不明白。

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