概率波与粒子场在量子力学中,一个粒子也是一个波,即概率波,其波动性由波函数描述,也就是在时空中的概率分布。 有趣的是,在量子场论中,所有的已知粒子都被视为,“某种场”的微小振动(或说激发),并且每一种粒子都有其对应的场,如电子场、光子场(电磁场)、夸克场,如此等等,即:粒子是粒子场的最小激发单元。 因此,粒子的运动状态,也可以通过粒子场来描述,也就是在时空中的相互作用。 场(Field)——在物理学上,是指每个时空点,都有一个物理量与之对应。一个场可以是标量场、矢量场、或张量场,这取决于其所表示的物理量,是标量、矢量、还是张量。 那么,一个粒子的概率波与粒子场,这两种视角有何不同呢?
注意,在某些情况下(如非相对论性的低能量区域),可以将量子场论简化为量子力学模型来处理。 对此,格林在《宇宙的结构》中,曾指出: “量子力学的概率波,自身就可被看做是遍布于空间的场,而正是这种场,使得某个物质粒子,按一定概率出现在某个位置。” 据此来看,物质粒子可以通过自身的概率场,将其波动性(概率性)转化为粒子性(实在性),即粒子、波、场这三者可以是统一的——如:电子既是一个粒子,也是一个波,还是一个场。 需要注意的是:
可见,场具有潜在的波,波具有潜在的粒子——场可以是虚无(无波动),波可以是概率(不确定),粒子可以是实在(可观测)。 而从物质波的视角来说,物质粒子具有物质波与物质场——物质场提供了相互作用,物质波则呈现了概率分布,即:物质场通过相互作用,连接了微观概率与宏观实体。 例如,电子既是一个粒子,也是一个波,通过电子场的相互作用,电子可以从波动(概率)确定为粒子(实在);同理,光子既是一个粒子,也是一个波,通过电磁场的相互作用,光子可以从波动(概率)确定为粒子(实在)。 简而言之,场可以转化波为粒子,即:相互作用可以——转化概率为实在、转化无形为有形、转化虚无为现实、转化信息为物质。 或许,推广到宏观尺度,任何物体也都会具有——波与场。 |
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