波粒二象性对经典物理中波与粒子的继承和发展

刘文鹏

量子力学作为近现代物理学的两大基石之一（另一基石为相对论），在人类对于自然定律的认识以及人类活动的发展等方面产生了深远的影响和巨大的推动作用。在高中物理教材中，对于量子力学中能量量子化、光的粒子性、粒子的波动性以及不确定性关系等概念的引入，有助于激发学生的好奇心、培养学生对物理的兴趣。在量子力学中，波粒二象性有着不可替代的地位，该概念承接了经典力学中非常重要的两个概念——粒子与波，同时也衔接了波的概率解释等新概念。但是，由于高中教材的主体集中于对经典物理的描述上，而在物理图像上，量子力学相对于经典物理存在着很大的不同，给高中生在该问题的理解上带来了巨大的困难，有时甚至会产生严重的误解。本文希望通过对经典物理中波和粒子这两种物理概念进行梳理以及分析，来帮助高中生形成一个正确而清晰的物理图像。

（一）经典物理中的粒子与波

在经典物理中，一般认为波和粒子存在着巨大的差别，那么这两者之间的不同之处到底在什么地方呢？

在经典物理中，一般认为粒子是在空间中独立离散的存在的物质，并且具有一定大小和质量，比如电子的质量为9.10938215（45）×10-31千克，虽然很小，但是我们可以通过实验间接地测量出来。此外，当粒子在某一方向上受到力的作用时，该粒子的速度大小会发生改变，也就是说，力在此时起到了阻碍或者加速运动的作用，改变了粒子的运动状态。……