波粒二象性

出处：按学科分类—自然科学总论 天津人民出版社《自然辩证法辞典》第554页（1060字）

指物质运动的波动性和粒子性的双重属性，这是本世纪初以来人类对物质运动性质认识的新观点，已经大量物理实验证明是客观存在的。

19世纪末以前人类对物质运动性质的认识只局限于粒子性的认识，而对波动性并没有提高到物质本来属性的认识，特别是由于机械观的限制，认为波动是机械运动的另一种形式。对光的波动性认识，否定了光的粒子性，光的波动性认识到麦克斯韦电磁场理论建立达到了前所未有的高度，没有人再去考虑粒子特征。但是，光的波动性与光电效应和康普顿散射产生尖锐的矛盾，于是爱因斯坦在1905年发表《关于光的产生和转化的一个启发性观点》的论文，提出了光在空间传播中不是连续分布的波动，而是由个数可数的能量子组成，光的能量子称光子，具有粒子性的特征，一束光犹如一串连发的炮弹在空间传播。

爱因斯坦按照这个粒子性的观点，解释了光电效应跟光的频率有关的道理，光子的能量E=hv，动量P=，把光子的能量和动量跟波动的频率和波长联系起来，这就承认了光具有粒子性，也具有波动性。

在光电效应中是光量子跟电子碰撞交换能量，而能量是跟光的频率相联系，光子数只是跟光的强度相联系。因此在光电效应中光强不是产生光电子的原因，光的频率才是决定光子能量的因素。康普顿散射中也是以光的粒子形式发生散射而产生波长移动。爱因斯坦提出光量子学说并没有否定波动性，他是把波动性和粒子性通过光量子方程联系起来，因此后来称为光的波粒二象性。

爱因斯坦关于光的波粒二象性学说，在光的波动性认识基础上提出光的粒子性，这是一个创举。1923年法国青年物理学家德布罗意(De Broglie)在他的博士论文中又大胆地提出实物粒子具有波动性，他认为：过去对光的认识偏重于波动性认识，而忽略粒子性认识是片面的；同样对于实物粒子(静止质量不为零)偏重于粒子性认识，而忽略波动性认识，也是片面的。

他提出实物粒子也应具有波动性，并且一个能量为E，动量为P的自由粒子跟一个频率为v，波长为λ的单色平面波φ(γ，t)=Ae×p(，－Et)]相联系，E=hv，P=称德布罗意关系，实物粒子具有频率为v，波长为λ的波动称德布罗意波。德布罗意的物质波思想同样具有开拓性意义，普遍提出了物质波粒二象性思想。

德布罗意波在1927年由美国物理学家革末(Germer)和戴维逊(Davisson)的电子衍射实验得到证明。后来的中子衍射实验及电子隧道效应都证明了实物粒子具有波动性，因此波粒二象性成为微观粒子的普遍属性。