光子到底是小球还是具有粒子性质的波呢？这里告诉你答案

为什么我们一说粒子，脑海里浮现的就是一个小球呢？这是因为从理论上处理物理问题的时候，我们喜欢把对象理想化成点粒子，也就是微观粒子只是一个质点，没有体积。显然这是不够准确的，当遇到粒子本身尺度大小的问题时候，我们改用最简单的理想模型来描述粒子——小球，用一个直径足以描述它的形状。对于众多原子而言，事实上，只有氢原子才接近像一个小球。微观粒子的外形是非常复杂的，特别是我们无法直接观测，大部分仍处于理论猜想阶段。

光子具有粒子性，当然不是说光子就是一个小球或一个质点，只是认为光子是一个微粒，就像我们看到的沙子一样，每一颗沙子都不是严格的球形，具有其个性形状。

光子具有波动性，是说光可以用电磁波来描述，就像我们看到的机械波一样，具有一定的传播方向（波矢）、振动方向（偏振）、振动强度（振幅）、振动周期（频率）、振动步伐（相位）等，其波动方程最简单的话可以用平面波来描述。

但根据量子力学，光既不是粒子也不是波，而是具有波粒二象性。确切来说，光不需要用粒子或波来理解，它本身就是既是粒子也是波。有点拗口难懂，一旦我们理解波函数就清楚了。光子的运动实际上需要用波函数来描述，波函数给出了光子的位置和时间信息，进而也能得到能量和动量信息，这个波函数归根结底，就是波的一面性质。那么光的粒子性，也就是光子是如何出现的呢？波函数是复数，它的模方就是光子出现的概率，对应于空间的一个具体形象就是所谓“波包”，光子在空间上存在一定的概率分布，它并不是一个严格的球形，也不是一个点粒子。原则上这个空间尺度可以无穷大，但从物理意义上来说，在某一个特定时刻的某一个特定光子是在某一个特定局域空间可能会出现。所以，光子不是小球也不是波，而是可以用波函数来描述的微观粒子，而已！