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主题：【原创】关于粒子性和波动性 -- witten1
家园 送二还一哈哈哈。楼主看过 上帝掷骰子吗-物理史话？ 惊喜：你意外获得【通宝】一枚
2 枚 通宝已收。通宝推荐已被记录。被推荐帖会以适当的方式被推广
由浅入深，写得很精彩。
楼主讲粒子性和波动性讲的很好，名字粒子和波动就很容易误导，你对河友问题解释的很漂亮。
你这系列内容相当深，核心内容应该是理解真空。多谢科普。
家园 没看过那本书 ^_^
家园 LZ的ID太牛了…… 家园 新的进展 看来Lorentzian invariance在引力场的小尺度内很有可能是不正确的，见Horatiu Nastase：Pushing the envelope of general relativity；这其实与先前我说的09年的原子干涉实验结果不矛盾，因为那个实验表明了在引力场中如果存在Lorentzian invariance的破坏则破坏上限为10^(-9)左右，这其实比起在电磁场中的实验结果10^(-37)要差很多。
让我们一起来看看这些有趣的突破，会很快。
家园 请问几个问题 1，电子的质量是可以测量的么？
2，电子在原子核附近的分布概率可以测量么？
3，粒子性和波动性的核心区别是什么？
多谢回答。
- 复 请问几个问题
家园 简单回答 1，可以；
2，可以；
3，粒子性：local；波动性：global。
- 复 简单回答
家园 多谢回复 看来我的理解还是不够深刻啊。
妖道以为粒子性是以质量可测为标志的，而波动性以分布概率为标志。两者是同一事物完全不同的两种表现，就好象说某人又高又胖一样。不明白怎么会有这么多理解上的困难。或者说我的理解有错误。
还请指教。
- 复 多谢回复
家园 再进一步 以你这样的逻辑，那测电荷是不是也成了粒子性的标志呢？这是不对的。电荷也是电子的固有属性，不因粒子性和波动性而改变。难不成在波动性中，电荷“碎”化成了无数的细小的碎片？而这显然是与实验事实相悖的。
如果粒子状态是“确定”的动量算符的本征态，则为完全平面波；如果粒子是各种动量的叠加，或者精确的说其状态是位置的本征态，则“粒子”化。
- 复 再进一步
家园 这就是专业和科普的区别 先承认一下错误，测量粒子们很少用到静止质量的，动量才是通用标准（这个俺应该记得，该打）。只不过老是拐不过这个弯来。
再来厚着脸皮提问。我还是不理解你关于粒子性和波动性区别的定义。那么再问一个更基础，更白痴的问题：粒子性的具体定义是什么？或者两个更加基础的白痴问题：什么是物理学意义上的粒子？粒子性与粒子的区别是什么？
最后小声抗议一下：
电荷当然不能算是粒子性的标志了。电荷代表的是一个相互作用机制，就跟波动一样，不是实体。尽管电荷需要跟波动一样，有实体来承载。
家园 本来就是早期的经典时代的遗留下来的词汇 本来就是早期的经典时代的遗留下来的词汇，何必较真到此步呢？平时说某某粒子本来就是为了方便给个名字又不是说它真的就是完全局域化的东西，当然质量越大，de Broglie波长短，于是局域化就越好。所以说如果非要看粒子有多好的局域化或通俗的说粒子性，那就用de Broglie波长来估算个大概就行了。
de Broglie波长=普朗克常量除以动量,这样出个小问题就是，一块一克重的铁块的de Broglie波长是多少？然后根据得到结果定性说明为什么一克重的铁块是高度局域化的。呵呵 。相对静止的话可以如此估算:h/(mc)。如果动起来，可以用非相对论式子估算动起来之后相对于动起来的那份动量的de Broglie波长=h/p.
家园 这次是真懂了 放狗搜的时候，搜出一大堆你抄我抄的东西来，没有这一段话说得透彻。
多谢！
- 复 多谢回复
家园 一个简单例子 我默认你说的是测质量是测静止质量，那我反问你一下，你如何测量光子静止质量？答案我们都清楚，我们测不到光子静止质量，那我们又如何说光子体现粒子性呢？这回应当明白了吧？静止质量是固有属性，不因是粒子性或者波动性而改变。
家园 谢谢witten1，我有两个问题 谢谢witten1，量子力学真是太神奇了。我不是学物理的，看的科普书大都太简单了，没能向老兄这样把来龙去脉真正讲清楚。
不过我还是有两个问题：
1) Casimir效应的解释要求假设真空中具有无限大的能量（【原创】Casimir效应(2)：本质及经典类比），Planck尺度的讨论告诉我们，真空中没有无限能量，真空中能量密度的上界是10^(121)GeV/m^3。那么，现在我们该怎么解释Casimir效应呢？
2) 真空中能量密度的上界是10^(121)GeV/m^3，那么，真空中能量密度的真实值为什么必须在这附近？毕竟10^(121)GeV/m^3只是一个上界啊？
我的整体理解是：
Casimir效应是：在真空中放入两块平行金属导体板，真空会倾向于把它们拉到一起。在量子力学中Casimir相应有一个解释，这个解释假设真空具有无限大的能量。
（【原创】Casimir效应(2)：本质及经典类比）
这个无穷大让人很不爽。不过在量子场论或者非相对论量子场论中，物理学家们已经习惯了通过重整化，也就是通过重新规定零点来解决问题。（【原创】外一篇：虚幻的无穷）
然而，等效原理告诉我们“引力是不能重整化的”，“我们只能在有限点处让参考点移到零”。所以，在Casimir效应的解释中，似乎不可避免的会引入无穷大。怎么解决这个矛盾呢？（【原创】外三篇：等效原理及其结果）
Planck尺度的讨论告诉我们“一个完整的带有Planck质量的粒子所对应的粒子物质波半径只是其黑洞视界的一半！”。所以，无穷大（奇点）是不可避免的。当能量高于Planck能标时，物理定理失效。
所以，真空中没有无限能量，真空中能量密度的上界是10^(121)GeV/m^3。
然后呢？我就看不懂了。现在，真空中没有无限能量，我们该怎么解释Casimir效应呢？
家园 一些回答 1，广义相对论并没有告诉我们“引力场是不能重整化的”，参考点的平移只能视作一种过度简化的“重整化”，不代表没有别的重整化方案来实现，最新一期的PRL里面的一篇文章就把这个三十四年来的问题给解决了，参考：Z.Bern etc.:Ultraviolet Behavior of N=8 Supergravity at Four Loop以及相应于这篇文章的评论Hermann Nicolai:Vanquishing infinity。这是第一个非弦论approach的成功的基于量子场论的对引力场（直接在Lagrangian里放入量子化后的引力场）的重整化(到四圈——Four graviton interaction)计算（而不是通过弦论的方式的）。这是一篇很漂亮的工作证明了quantum theory of gravity到四圈计算仍然是可行的。意义可能是比弦论或者以往的其他的比如圈量子引力等理论要大，因为这至少提供给了我们一个不那么遥远以至于虚幻的 Planck尺度来理解自然——从这结果出发，我们有了一个近的角度来审视自然界更深层的理论，这一点确实很有意义。总之，广义相对论告诉我的事实是，我们不能在时空所有的点都规定出一个统一的参考点，这不代表不能重整化。
2,真空存在能量密度上限，不代表Casimir力就不存在了，我在文中说的很明确了，两金属板放入前后的区域的自由度的变化是Casimir力产生的根源，这样的相对变化量是有限的并且在很高精度上是确定的。
3，Planck尺度只是一个粗略的估计量，因为在这个粗略的量附近，粒子甚至自己形成黑洞（依据现有理论），而H-P定理则表明，黑洞的形成不可避免在中心点产生本性奇点，于是一切进入黑洞视界的的物体最终都要塌缩向奇点，而在那“一点”究竟发生了什么，我们不知道，我们甚至可以“理想”的预言物体在进入视界之后直到接触到奇点之前的行为（如果还能完成这个过程的话，呵呵，事实上是不可能的，因为强大的引力场早已“扯坏”了一切），但是这无助于解释好那里究竟是怎样的物理在决定着。
就像我在文中所说的，人们对于Planck尺度所发生的事的想像终究也只是想象，所有的宇宙观测大多都只能做为间接观测，而那个尺度又是遥远到我们地面上的实验室在近一百年里都很难达到，这就是现实。
最近又有一系列的新的实验完成，都挺有趣的，一个关于我们自然的新的认识（在量子理论基础上的）有可能在这未来的五到十年完成。