微观粒子的形状电子,中子,质子等粒子有“形状”这个概念吗?因不确定性的存在,还能观测它们的外在形态吗?
来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2024/11/06 01:55:04
微观粒子的形状电子,中子,质子等粒子有“形状”这个概念吗?因不确定性的存在,还能观测它们的外在形态吗?
微观粒子的形状
电子,中子,质子等粒子有“形状”这个概念吗?因不确定性的存在,还能观测它们的外在形态吗?
微观粒子的形状电子,中子,质子等粒子有“形状”这个概念吗?因不确定性的存在,还能观测它们的外在形态吗?
进入微观领域后,就不能再放心地使用我们在宏观世界以及经典物理中常用的关于粒子的大小、体积、形状等的概念了.尽管我们仍会时常不自觉地在微观世界里使用这些概念,但一定要认识到这些概念在量子力学里几乎是没有意义的,时而提到也不过是为了叙述方便.要尽量以全新的观念来思考问题:一个要点就是,量子力学中微粒的位置成为概率性的,粒子的体积和形状则因此变得模糊到没有什么意义的地步.因为位置都难以确定,由无数个位置确定的“粒子的边界”自然更是难以确定,而没了可明确辨认的边界,又如何界定体积与形状呢?有时粒子的大小就用它的德布罗意波长来表示,有时又把基本粒子(比如电子和夸克)看作无体积的点粒子.这种“随意性”也说明了体积及形状的概念在微观世界的无意义.
尽管日常语言无法精确地描述奇异的微观世界,但我们所熟悉的语言还只有日常语言;微观世界我们从未真正的体验过,所以我们没有微观语言.目前最好的语言就是数学公式的推演了,而一切描述性的关于微观图像的说法都是似是而非的.但是既然我们不能很专业地只讨论数学,那我们还是要使用一些形象化的日常语言尽力对微观世界进行一些一鳞半爪式的描述.以下的描绘肯定不是精确的,但有一定的启发性.
我通常是这样来想象一个自由的、且近期尚未与别的粒子相互作用过的微观粒子——它是一团云雾和一个点粒子的统一体,这团云雾的尺度大约就是该粒子的德布罗意波长的大小,点粒子在这团云雾的范围内(严格来说,它应遍布全空间,但超出这个云雾范围的几率很小,暂时忽略不计)忽而出现在这里、忽而又在那里冒出(某一片刻,粒子在此处向真空交出了它的全部能量从而“融化”到真空里;下一个片刻,另一处的真空又突然给出一些能量“重塑”了这个粒子),这种极快速的、随机的在不同位置的“生生灭灭、进进出出”正表现出一团云雾的样子.真实的云雾是难以说清其体积和形状的,微观粒子则更难,一般情况其实是不可能.