波粒二象性，這是一個聽上去很簡單，但是想要真正理解卻很復(fù)雜的物理性質(zhì)，微觀粒子同時具有粒子性與波動性這兩種特性，這是很奇怪的，因為在宏觀世界中，我們還沒有見過同一種物質(zhì)具有兩種截然不同的性質(zhì)。微觀粒子的粒子性很好理解，而且我們在初中學(xué)習(xí)向分子、原子、電子這類微觀粒子的時候，也是從微觀粒子的粒子性角度進(jìn)行徹入，所以我們一提到微觀粒子，腦海中展現(xiàn)的就是一個體積很小的球體畫面，但是關(guān)于微觀粒子的波動性，我們很少提及，而且從直觀感受上來講，我們也很難理解為何一個球狀的粒子會出現(xiàn)詭異波動性，粒子的波性如何而來，又是如何體現(xiàn)的呢？

德布羅意：放著官二代不做，反而去研究波粒二象性

說起微觀粒子的波動性，那我們就不得不提起一位法國的偉大物理學(xué)家德布羅意（也是一名法國公爵），當(dāng)?shù)虏剂_意在博士時期，德布羅意就展現(xiàn)了對于物理學(xué)、尤其是粒子物理學(xué)的非凡天賦，在德布羅意臨近博士畢業(yè)時，德布羅意在其畢業(yè)論文上通過結(jié)合普朗克常量與愛因斯坦的相對論，也就是著名的兩個公式：E=hv（普朗克常量）和E=mc2（愛因斯坦的質(zhì)能方程），這里就不具體講推導(dǎo)的過程了，其實也并不復(fù)雜，對于數(shù)學(xué)感興趣的讀者可以將兩個公式結(jié)合就可推導(dǎo)出來，德布羅意經(jīng)過簡單的數(shù)學(xué)手段，得出了一個看似很荒唐的發(fā)現(xiàn)，即物質(zhì)也具有波動性。

德布羅意的這個結(jié)果看上去荒唐，肉眼可見的物質(zhì)怎么會出現(xiàn)波動性呢？再者，德布羅意也沒有通過復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程才得到這個結(jié)果，所以就連德布羅意的老師對于他離經(jīng)叛道的想法都十分頭疼，于是將這個難題甩給了愛因斯坦，令人意想不到的是，德布羅意的這個理論卻得到了物理學(xué)大咖愛因斯坦的盛贊，因為德布羅意的物質(zhì)波理論一半是通過愛因斯坦的質(zhì)能方程推導(dǎo)出來的，愛因斯坦說德布羅意的物質(zhì)波理論是天才的一筆，還揭開了偉大帷幕的一角，那么德布羅意的物質(zhì)波理論究竟是怎么回事呢？為何我們在日常生活中從來都感受不到物質(zhì)的波動性呢？

德布羅意波長公式

物質(zhì)波，又叫概率波，或者德布羅意波，其理論的核心就是物質(zhì)周圍會伴隨著特定波長的波（量子力學(xué)哥本哈根學(xué)派將其解釋為概率波），那么物質(zhì)周圍伴隨的這個波究竟有多長呢？

德布羅意波長=λ=h/p，λ是波長，h是普朗克常數(shù)，即h=6.62607015×10^（-34） J·s，p為物質(zhì)的動能，p=mv，m等于質(zhì)量，v=速度

我們將λ=h/p進(jìn)行簡單的變形

得到pλ=h，h是一個固定值，那么p和λ，也就是物質(zhì)的動能與波長成反比，物質(zhì)的動能等于質(zhì)量乘以速度，那么在速度一定的情況下，物質(zhì)的質(zhì)量與波長成反比，物質(zhì)的質(zhì)量越大，物質(zhì)的波長就越小，反之，物質(zhì)的質(zhì)量越小，物質(zhì)的波長就越大。

電子與棒球的波長對比

如果我們想要計算一個正在運動棒球的德布羅意波長，那么我們僅僅需要將棒球的動能，也就是棒球的質(zhì)量與速度代入λ=h/p這個公式，假設(shè)棒球的質(zhì)量為0.1kg，速度為3m/s，

h=6.62607015×10^（-34） J·s，那么我們就可以輕易的計算出一個質(zhì)量為0.1kg，速度為3m/s的棒球的德布羅意波長，但是由于h的數(shù)值實在是太小了，所以計算出棒球額德布羅意波長的數(shù)值也實在是太小了，這個波長僅為原子核半徑的萬億分之一，別說在人眼的觀測之下，就算我們使用最先進(jìn)的電子顯微鏡也無法觀察到棒球的物質(zhì)波，所以說宏觀物質(zhì)由于相對于粒子來說，質(zhì)量太大，所以在宏觀范圍內(nèi)根本無法感受到物質(zhì)的德布羅意波。

宏觀世界無法觀察的德布羅意波

物質(zhì)的質(zhì)量與波長成反比，所以想要使物質(zhì)波變得明顯，或者說想要是物質(zhì)波長變長，那么我們就要縮小物質(zhì)的質(zhì)量，質(zhì)量越小的物質(zhì)，其物質(zhì)波就越長，我們這里以電子為例，假設(shè)電子以0.1倍的光速運動，電子的質(zhì)量等于9.10956×10^-31kg千克，那么電子的物質(zhì)波波長就會變大，相當(dāng)于一個原子的直徑，更加直觀來說：一個電子的波長是一個棒球波長的1000多倍。

根據(jù)德布羅意波長公式，我們可以輕易的計算出任何物質(zhì)的物質(zhì)波長，我們也可以根據(jù)物質(zhì)的動能與波長成反比的關(guān)系，懂得為何宏觀物質(zhì)波動性不明顯，微觀粒子波動性明顯的原因，這里不得不佩服德布羅意天才般的創(chuàng)意，也不得不佩服量子力學(xué)的神奇。