（一）波粒二相性

量子力學(xué)極為深?yuàn)W，但是其本質(zhì)卻全部源自對(duì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)的不斷發(fā)揮。這個(gè)實(shí)驗(yàn)就是波粒二相性實(shí)驗(yàn)。

1. 光是波

在一長(zhǎng)方形水池中豎立起一塊帶有一條縫隙的擋板，再把第二塊帶有雙縫的擋板放在它的后面。最后把第三塊擋板放在最后面（見(jiàn)圖1-20）。這時(shí)在第一塊擋板前面用另一擋板制造出一道水波。這時(shí)就會(huì)看到，這道水波在穿過(guò)一條狹縫后會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象，進(jìn)而再次形成一道水波向第二塊雙縫擋板移動(dòng)過(guò)去。然后，當(dāng)這道水波穿過(guò)雙縫擋板后由于衍射現(xiàn)象，會(huì)繼續(xù)出現(xiàn)兩道水波。兩道子水波繼續(xù)前進(jìn)，就會(huì)發(fā)生相互交疊在一起的干涉現(xiàn)象——在波峰交疊處，水波的振幅會(huì)變得更高，在波谷的交疊處，波谷的幅度將變得更深，在波峰與波谷的交疊處，水是平的。最后當(dāng)兩道波運(yùn)行到第三塊擋板上時(shí)，就會(huì)在擋板上顯示出由于兩道波相互干涉后出現(xiàn)的波峰與波谷交替出現(xiàn)的條紋。如果把波峰用白色表示，把波谷用黑色表示，這個(gè)條紋就是黑白相間的干涉條紋。

圖1-20 一道水波在穿過(guò)雙縫后會(huì)相互干涉形成干涉條紋

圖1-21 如果你用一手電筒照射雙縫，你會(huì)看到與一道波穿過(guò)雙縫同樣的干涉條紋。

圖1-22 白光的干涉條紋如圖1-21，如果你用手電筒照射帶有一條狹縫的擋板，然后在光所通過(guò)的路徑上放上第二塊帶有雙縫的擋板，最后放上第三塊擋板到雙縫擋板的后面，這時(shí)你就會(huì)在第三塊擋板上看到（如同水波穿過(guò)雙縫擋板后形成的干涉條紋一樣）光所形成的干涉條紋（見(jiàn)圖1-22）。光所出現(xiàn)的干涉條紋無(wú)可辯駁地證明，光是以波的運(yùn)動(dòng)形態(tài)通過(guò)雙縫的。

因?yàn)橹挥胁ú啪哂醒苌浜透缮娴奶匦裕栽诘谌龎K擋板上出現(xiàn)的光的干涉條紋證明光一定是波（見(jiàn)圖1-22）。就是說(shuō)，光是像水波一樣穿過(guò)雙縫的。

2. 光是粒子

如圖1-23所示，用一挺機(jī)關(guān)槍隨機(jī)擺動(dòng)著向帶有兩條縫隙的墻壁發(fā)射子彈，這時(shí)你就會(huì)看到，凡是隨機(jī)穿過(guò)雙縫的子彈會(huì)在墻壁后面第二面墻壁上形成兩道彈痕（如同兩道條紋）。

圖1-23 當(dāng)機(jī)槍子彈穿過(guò)縫隙后，會(huì)在對(duì)面的墻壁上留下兩道彈痕為了表示方便，下面用電子代替光做表述（光子與電子的特性一樣）。為了觀察電子是如何穿過(guò)雙縫的，在雙縫擋板后面照射上一束強(qiáng)光。這時(shí)，當(dāng)你再用電子槍發(fā)射電子時(shí)，奇怪的現(xiàn)象出現(xiàn)了，你會(huì)看到電子是以一個(gè)一個(gè)的顆粒狀穿過(guò)雙縫的，然后在第二塊擋板上你不再會(huì)看到干涉條紋，而是會(huì)看到如隨機(jī)發(fā)射的子彈一樣，形成了兩道電子條紋。這兩道條紋的出現(xiàn)，無(wú)可辯駁地證明，電子是像子彈一樣，是以一個(gè)單一的粒子方式穿過(guò)狹縫的。因此，在照上強(qiáng)光后，電子在擋板上出現(xiàn)的兩道條紋的現(xiàn)象無(wú)可辯駁地證明了電子是一個(gè)單一的粒子。