聲波有波粒二象性嗎?
網(wǎng)友解答: 我們常說的光具有波粒二象性,指的是單色光既可以看做是由一個個能量單元——光子組成的粒子群體,又可以看做是一束橫向振動的電磁波。所謂波粒二象性,實際上就說明它具有量子特性:在能
我們常說的光具有波粒二象性,指的是單色光既可以看做是由一個個能量單元——光子組成的粒子群體,又可以看做是一束橫向振動的電磁波。所謂波粒二象性,實際上就說明它具有量子特性:在能量上是一份一份分立的,但是在空間傳播和運動上又是波的形式,具體行為可以用波函數(shù)來描述。
那么,聲音,是不是也具有波粒二象性呢?我們知道聲波是縱波,也即波的傳播方向和振動方向是同向的。聲音的傳播實際上就是物質(zhì)空間密度的變化,從微觀上來說,就是原子相對位置的變化。我們知道,物體中的原子是無時不刻在做熱運動的,可以簡單把它們看做在平衡位置附近做簡諧振動。如果對于物體中原子群體具有某一種共同的振動模式,那就相當于振動從物體一頭傳遞到了另一頭,也就是聲音獲得了傳播。那么,這種振動模式,其實就可以等效為一個具有特定能量的量子——聲子,聲音的傳播就等效于聲子的運動。也就是說,聲音也可以具有它的能量量子:聲子。但是要特別注意的是,光子是實際存在的粒子,也是自然界的基本粒子之一。但是聲子并不具有粒子實體,它是原子振動的能量量子化形式,是一種“假的”粒子,只是行為上可以等效于一個個粒子而已,我們通常把它叫做“準粒子”。特別是在固體材料中,存在各種各樣的準粒子,聲子只是其中之一。具體物質(zhì)中的聲子分布是很復雜的,具有不同的能量和動量分布,共同構(gòu)成了聲子的能譜。能量較低且具有色散的聲子稱之為聲學支聲子,能量較高且色散很弱的聲子稱之為光學支聲子。固體中聲子能量最強的材料,當屬金剛石,它也是自然界最硬的材料。
網(wǎng)友解答:小編提的這一問題很新穎。說真的,我一看到這一問題時心里一驚,一時不知怎么回答,考慮一番后,才捋出頭緒,給出答案:聲波也具有波粒二象性!
先從一個實驗理論說起吧。其實我也沒有做過這一實驗,也沒聽說過有某一科學家做過這一實驗。
在盛滿水的密封容器里,設(shè)計一套像光的雙縫干涉實驗裝置一樣的裝置。水的溫度應為40°c左右;第一個縫隙直徑剛好能通過一個水中的”音爆粒子”;產(chǎn)生”音爆粒子”的聲波源固體粒子直徑應與縫隙直徑相等;聲波源粒子應是快速自轉(zhuǎn)的;屏幕處應設(shè)計為聲音接收感應裝置,能感受分辨音量大小。
以上實驗設(shè)計不很完整,具體實驗時可靈活添加必要的條件。有興趣、有條件的科學謎或科學家可具體實驗,相信這定會給我們帶來從未有過的驚喜和快樂!
光的雙縫干涉實驗和聲波的雙縫干涉實驗的原理及解釋:第一個光子通過第一個縫隙后,它可能隨機通過后面的雙縫中的一個縫隙,打到屏幕上,然后經(jīng)屏幕反射而彌漫于密封的空間中,并在密封空間積累,并與后來的光子碰撞,使后來的光子自身振動加強溫度升高(光子是粒子,同其它粒子一樣,都具有溫度,都具有自己的冰點和沸點)。當后來的光子相對溫度達到沸點時,它就開始從外圍分裂出小光子。當分裂出的小光子與母光子距離大于雙縫間距離時,就像光子同時經(jīng)過了雙縫!經(jīng)過雙縫的小光子繼續(xù)分裂,使各小光子產(chǎn)生距離,進而在最后面的屏幕上形成干涉條紋。干涉條紋是兩組同心圓影像局部重合形成的。同心圓影像是小光子圍繞母光子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的。當我們觀察它時,實際上就打開了密封的空間,使彌漫于密封空間的具有一定密度的光子(也稱疊加的光子、空間某一點的某一方向上的具有一定波粒子數(shù)目的光子、被壓縮后的光子等)逃脫于密封空間,進而使光子密度恢復正常數(shù)值,也就是光子溫度降到了正常的沸點以下水平,母光子沒有分裂,還是原來的單個光子。在這里還得提一下光子是什么:光子是由中介粒子——中性電子(中性的最小電子、或中性的上夸克對)組成的靠前后置換式彈性碰撞傳播的尖角為36°的圓錐體型能量虛粒子。說到這里,關(guān)于光子波粒二象性及其實驗中的謎團——”過去影響未來”、”觀察它時是粒子,不觀察它時是波”、”光子在到達屏幕一瞬間出現(xiàn)猶豫”就得到合理解釋了??偨Y(jié)一句話:廣義粒子相對溫度論可解釋光子波粒二象性!當然了,廣義粒子相對溫度論是我在前人理論基礎(chǔ)上總結(jié)出的可實用的理論,由于篇幅所限,這里就不說明了,希望大家諒解。
對于聲波的波粒二象性實驗理論解釋,可參考光子的波粒二象性實驗理論解釋。這里只簡單地說明一下:為什么用40°c水做實驗?原因是以水分子作媒介粒子的波,在其相對溫度為百分制40°c或90分制36°水中傳播最輕松!恒溫動物的正常體溫都在40°c以下就是例證。為什么不用空氣作媒介粒子而用水?原因是空氣粒子組成的音爆粒子不宜形成,也不宜操作實驗,而90分制的36°水最宜實驗操作。就介紹這里吧,希望能給廣大學子和科學愛好者帶來幫助,也可促進科學發(fā)展。
最后說一下無關(guān)題目的想法:因為我的關(guān)于引力本質(zhì)的理論還沒有申請知識產(chǎn)權(quán),所以我的問答內(nèi)容會避開關(guān)于引力來源的內(nèi)容,以免提前泄露,希望大家諒解。現(xiàn)代科學中的很多謎團,在引力本質(zhì)解開后而解開,連生命現(xiàn)象的運作機理都隨之解開,我深知自己能力太有限,不可能完美完成宏觀微觀大統(tǒng)一論,預計要把所有新理論寫成一本書的話,得厚厚一本,且隨時進行修改補充,就像科學發(fā)展歷史一樣,所以希望大家不要太挑疵,要共同修改完善它,因為科學是屬于大家的,不是某個人的,我們現(xiàn)在想的是如何為我們的后代多留下點什么?!