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物质波,又称德布罗意波,由法国物理学家路易·维克多·德布罗意于1924年在博士论文《量子论研究》中提出,其表达式为λ=h/p。该理论认为所有实物粒子均具有波动性,波函数模方表征粒子在空间中某点出现的概率密度。物质波是一种"几率波",以概率形式决定粒子的运动模式。其实,物质波产生的条件——波长能否显现。德布罗意把光的波粒二象性从“虚”粒子推广到更一般的物质粒子,现在我把物质波从一般物质粒子推广到物质,分析、论证如下:
我们先分析波的特点:波是指振动的传播,即波必须具备“两个速度”即振动速度和传播速度,“两个速度”是波动性的必要条件。粒子具备波动性也必须具备两个速度,才可能具有波动性。所以具有波粒二象性的粒子,也就是粒子具有波动性,必然具备两个速度。由于是粒子,这两个速度只能是:粒子的自转速度和传播速度,所以粒子具有波粒二象性的必要条件是:粒子存在自转速度和传播速度,二者缺一不可。
物质波的核心参数是普朗克常数,揭秘普朗克常数的本质,就能揭秘物质波的本质,就能将宏观物质波与微观物质波统一起来,揭秘物质波的本质,将物质波原理从特殊推广到一般。
要彻底解决物质波形成,必须揭秘普朗克常数,要揭秘普朗克常数,必须明确基本粒子。基本粒子是相互绕转的两个半元电荷,遵循的规律是:M^2R=Q,其中,M是基本粒子的质量、R是基本粒子的空间半径、Q是常数。其它所谓的基本粒子都是由基本粒子组合而组成的,单独的半元电荷是不能存在的,所以基本粒子带一个元电荷的电量。
既然基本粒子是相互绕转的两个半元电荷,说明基本粒子是自转的,基本粒子一定符合角动量守恒的条件,所以基本粒子的角动量是守恒的。其实,基本粒子角动量的值就是普朗克常数。下面我具体分析物质波产生的条件:
基本粒子的角动量:L=h=mvr,其中,L是基本粒子的角动量、m是基本粒子的质量、v是基本粒子的自转速度、r是基本粒子的空间半径、h是普朗克常数;p=mV,其中,V是基本粒子的传播速度、m是基本粒子的质量、p是基本粒子的动量。由德布罗意波的波长表达式可知:λ=h/p=mvr/mV=vr/V,所以我们可以得出结论:德布罗意波的波长等于基本粒子的自转速度除以基本粒子的传播速度再乘以基本粒子的半径。分析如果v小于等于V,那么基本粒子的波长小于等于基本粒子的半径,波长隐藏在基本粒子的半径中,波长不能显现,不存在波动性,此时不能形成物质波。
对于微观粒子例如:电子、质子、中子、分子等它们的自转速度通常都大于或远大于它们的传播速度,所以这类微观粒子都具有波动性,粒子存在波动性,粒子必然具备波粒二象性,这就是微观粒子具有波粒二象性的本质原因。由上述的分析、论证、推导可知,可以认为:能否形成物质波和粒子的质量没有关系。注:如果不是直线传播,传播速度可以理解为:绕转速度或纠缠速度。
将德布罗意波及普朗克常数的本质应用到宏观物体,宏观物体的“普朗克”常数,当然也应该是宏观物体的角动量。天体相对于宇宙空间也是微粒。对于宏观物体,例如宏观天体地球,它的角动量等于mvR,其中,m是地球的质量、v地球的自转速度、R是地球的半径;地球的动量p=mV,其中,V是地球的公转速度。根据物质波的法则:λ=h/P=mvR/mV=vR/V,由于地球的自转速度v小于地球的公转速度V,所以地球的波长小于地球的半径,所以地球不具有波动性。例如,枪打出去的子弹,子弹几乎不自转,所以子弹只具有粒子性。
对于宏观物体,通常情况下,自转速度小于或远小于它的公转速度,即它们的波长小于或远小于它们的半径,所以通常情况下,宏观物体不具有波动性。所以像月亮、地球、太阳等天体不具有波动性,当然也不排除,宇宙存在特殊的天体,公转速度小于自转速度的天体,从而具备波粒二象性。
这样就将物质波的理论从微观拓展到宏观物体,统一了物质形成物质波的原理,揭示了物质波的本质,物质波的原理具有普遍性。
结论:不论微观粒子还是宏观物体,形成物质波的条件是:存在自转速度和传播速度,并且传播速度大于自转速度,最简洁的陈述:物体的角动量和物体的动量之比大于物体的半径,物质波显现。换句话说,物质波始终存在,物质波能否显现决定于物质波的波长能否显现。
现在我们来分析一个特例:光子存在物质波的条件。根据物质波的原理λ=h/P=mvR/mc=vR/c,其中,c是光速,光子具有物质波的条件是:v大于等于光速c,令v等于c,则λ等于R。对于光子我根据普朗克常数及爱因斯坦质能方程推导的结论是:光子的自转速度的数值等于光子传播的频率。据此我们可以得知:当光子的自转速度等于光速时,光子的波长等于光子的半径并且等于1米。结论:光子存在物质波的条件是:光子的半径小于1米。希望相关研究机构,验证这一结论。
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