Page 94 - 物质的绝对运动——相对论和量子力学的物理起源

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p   m  （6.3）


应用于粒子的这些公式称为德布罗意关系式，和粒子相联系的波称为物质波或德布罗意波，
相应的波长λ称为德布罗意波长。
德布罗意是采用类比的方法提出物质波假设的，当时并没有任何直接的证据。爱因斯坦
闻知德布罗意的假设后给予了高度的评价：“我相信这一假设的意义远远超出了单纯的类比。”
4 年之后，戴维孙和革末（L.A.Germer）做了电子束在晶体表面上散射的实验，观察到了和
X 射线衍射类似的电子衍射现象，首先证实了电子的波动性。薛定谔根据德布罗意的物质波
假设建立了波动力学，初步搭建起量子力学的数学框架。
但是，德布罗意提出的“波”究竟是什么样的波呢？他本人曾认为那种与粒子相联系的
2
波是引导粒子运动的“导波”，这种波以相速度 u=c /υ传播，而其群速度正好是粒子运动的
速度υ。对这种导波的本质是什么，他并没有给出明确的回答，只是说它是虚拟的和非物质
的。
薛定谔在创立了波动力学之后，曾试图以粒子波包模型来解释德布罗意波，他认为波动
方程中的波函数描写的是波包，所有微观粒子都是“相当小的波包”，电子就是由许多波合
成的物质波包，因而呈现出干涉与衍射等现象，波包的大小即电子的大小，波包的群速度即
电子的运动速度。但是，薛定谔的波包模型遭到了玻尔的强烈反对和洛伦兹等人的质疑，再
加上薛定谔所设想的波包是平面波包，而平面波包的发散性与电子始终保持着稳定性相矛盾，

因而粒子波包模型很快就被否定了。后来得到多数人认可的是玻恩提出的概率诠释。玻恩把
物质波解释为概率波，他认为德布罗意提出的物质波或薛定谔方程中波函数所描写的波都不
是物理量的空间分布的波动，而是粒子在空间出现的概率分布。此解释赋予微观粒子运动规
律以至量子理论以统计性特色，比较圆满地解释了电子衍射、双缝干涉及各种量子测量中的
概率现象，很快得到了大多数物理学家的认可。
事实上，量子测量的概率特征已经被无数实验所证实，所以，概率波的存在是毋庸置疑
的。但是，把概率波等同于物质波则没有任何事实依据。按照物质绝对运动模型，电磁波样
物质是组成所有基底粒子的始元物质，物质波是电磁波样物质在粒子内禀空间运动所导致的
物质空间分布的波动，也就是说，物质波实际上是束缚在粒子内禀空间的电磁波，粒子则是

物质波包或电磁波包。由此，粒子的波-粒二象性就在粒子波包模型的基础上获得了统一，
波动性源于电磁波，粒子性源于波包，电磁波样物质以波的形式在粒子内禀空间运动，同时
又以波包的形式在欧氏空间运动，前者是粒子的时间运动，后者是粒子的空间运动，而波-
粒二象性实际上是粒子的时间运动和空间运动的具体表现形式。以往的力学（经典力学和量
子力学）仅涉及粒子的空间运动，关于粒子的时间运动基本没有涉足。在粒子相互作用（如
碰撞）过程中，粒子运动路径的变化不仅与粒子的空间运动状态有关，而且与粒子的时间运

动状态有关，概率波的产生是粒子的时间运动和空间运动共同作用的结果，本质上是物质波
相互作用的映射。物质波和概率波其实是两种完全不同的波，关于概率波的具体形成机制将
在第九章讨论，本章主要讨论物质波的基本性质和特征。
二、物质波的波长、频率和周期
按照物质绝对运动模型，物质波是复空间的波，粒子的的运动可看成是粒子的物质波在
欧氏空间和粒子内禀空间的复合空间的传播。设粒子的物质波的波长为λ，频率为ν，由（2.1）
式
w   iu

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