說(shuō)到波粒二象性，很多人首先會(huì)想到的或許就是光。光具有波粒二象性，光是電磁波，但也具有粒子特性，愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)已經(jīng)驗(yàn)證了這點(diǎn)，而愛(ài)因斯坦也因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
何為“光電效應(yīng)”？簡(jiǎn)單講，如果光僅僅是波，她就不可能把電子從金屬表面撞擊出來(lái)，只有光像離散的光子包，才可能從金屬表面把電子撞出來(lái)，而光子包其實(shí)就是光的粒子性。
愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)的光電效應(yīng)，初步確定了光的波粒二象性，讓“光到底是粒子還是波”的爭(zhēng)論暫時(shí)告一段落。
但是接下來(lái)更大的問(wèn)題出現(xiàn)了：是否只有光擁有波粒二象性？微觀粒子是否同樣擁有這種特性呢？
物理學(xué)史上一個(gè)非常重要的實(shí)驗(yàn)徹底改變了人們對(duì)世界的認(rèn)知，甚至讓我們自認(rèn)為真實(shí)的世界突然變得“模糊”起來(lái)！
這就是著名的電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。
電子是粒子，這是20世紀(jì)初科學(xué)界的普遍認(rèn)知。但是電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)徹底顛覆了當(dāng)時(shí)的科學(xué)界傳統(tǒng)認(rèn)知。
實(shí)驗(yàn)大致是這樣的。人類科技的不斷發(fā)展，科學(xué)家已經(jīng)擁有了單獨(dú)操控單個(gè)電子的能力，于是他們就做了這樣的實(shí)驗(yàn)：讓電子一個(gè)一個(gè)地通過(guò)狹窄的雙縫，按照傳統(tǒng)思維，電子是粒子，只能通過(guò)其中一條縫隙，而且在后面的屏幕上應(yīng)該只會(huì)留下一條明亮條紋。
但結(jié)果出乎了所有人的意料，屏幕上出現(xiàn)了多條干涉條紋，這意味著什么？意味著電子表現(xiàn)出了波的特性，只有波動(dòng)性才會(huì)出現(xiàn)這樣的干涉條紋。
更為奇怪的是，科學(xué)家是一個(gè)一個(gè)發(fā)射電子的，單個(gè)電子怎么能同時(shí)穿過(guò)兩條縫然后自己與自己發(fā)生干涉呢？
于是，科學(xué)家就想看看單個(gè)電子是如何通過(guò)雙縫的，以及通過(guò)雙縫后在后面的屏幕上會(huì)呈現(xiàn)怎樣的狀態(tài)。
接下來(lái)就發(fā)生了讓人“毛骨悚然”的事情了。當(dāng)科學(xué)家用儀器觀測(cè)電子的行為時(shí)，屏幕上的多條干涉條紋神奇地消失了，電子“乖乖地”表現(xiàn)出離子性。而一旦科學(xué)家不再觀測(cè)電子的行為，干涉條紋又出現(xiàn)了，電子又表現(xiàn)為波動(dòng)性。
這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果震驚了當(dāng)時(shí)的科學(xué)界，太違反人們的直覺(jué)了，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果擺在那里，是如此的真實(shí)，如此的震撼！
到底該如何解釋？
著名物理學(xué)家德布羅意在1924年提出了“物質(zhì)波”的概念。何為“物質(zhì)波”？簡(jiǎn)單說(shuō)，萬(wàn)物都有波動(dòng)性，都有一定的波長(zhǎng)。這看似荒謬的“物質(zhì)波”理論其實(shí)一點(diǎn)也不荒謬。
德布羅意給出了波長(zhǎng)公式：λ＝h/ p，公式中h是普朗克常數(shù)，非常小的數(shù)值，只有6.626X10^(-34) ，p是物質(zhì)的動(dòng)量。
通過(guò)公式可以看出，物體的動(dòng)量越大（或者說(shuō)質(zhì)量越大），能量越大，德布羅意波的波長(zhǎng)就越小。這也是為什么我們所在的宏觀世界實(shí)際上不可能感知到物體的波動(dòng)性，因?yàn)楹暧^世界的物體質(zhì)量都太大了（當(dāng)然是相對(duì)于微觀世界）。
舉個(gè)例子，一個(gè)質(zhì)量只有0.1千克的小球以1米每秒的速度運(yùn)動(dòng)，那么這個(gè)小球的德布羅意波只有6.6*10^（-33）m，如此微小的波長(zhǎng)不要說(shuō)人眼去感知了，人類最精密的儀器也測(cè)量不出來(lái)。所以我們?cè)诤暧^世界感受到的只有物體的粒子性。
再回到上面的電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)并不是隨便就可以做的，有一個(gè)重要前提：只有當(dāng)微觀粒子的波長(zhǎng)與狹縫的寬度大致相當(dāng)時(shí)，微觀粒子才會(huì)表現(xiàn)出明顯的波動(dòng)性。
如果你想用宏觀世界的物體做類似“電子雙縫干涉”這樣的實(shí)驗(yàn)（比如說(shuō)上面所說(shuō)的質(zhì)量為0.1千克的小球），意味著你需要把狹縫的寬度控制在6.6*10^（-33）m左右，目前人類技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到這種精度。
但是電子的波長(zhǎng)相對(duì)來(lái)說(shuō)就很大了，這是因?yàn)殡娮淤|(zhì)量很小速度很快，人類科技可以設(shè)計(jì)出讓電子表現(xiàn)出波動(dòng)性的狹縫。
德布羅意的“物質(zhì)波”概念徹底改變了人們對(duì)世界的傳統(tǒng)認(rèn)知。本質(zhì)上來(lái)講，你我，甚至整個(gè)宇宙都具有“波粒二象性”，你我都有波動(dòng)性，只不過(guò)這種波動(dòng)性太微乎其微了，現(xiàn)實(shí)中可以忽略不計(jì)。
但純理論上分析，只要有波動(dòng)性，就擁有波的一切特性，這意味著萬(wàn)事萬(wàn)物的位置都不是絕對(duì)確定的，一塊在地面上靜止不動(dòng)的石頭看似靜止的，其實(shí)石頭的位置是不確定的，因?yàn)樗胁▌?dòng)性。
你我的位置也是不完全確定的。比如你躺在床上進(jìn)入夢(mèng)鄉(xiāng)，一動(dòng)不動(dòng)，但你可能“無(wú)處不在”，甚至可能在月球上或其他任何地方，你的位置只能用概率來(lái)描述，只不過(guò)你躺在床上的概率最高，當(dāng)然概率高到讓其他概率可以忽略不計(jì)！
從這點(diǎn)來(lái)講，愛(ài)因斯坦反擊波爾時(shí)所說(shuō)的“不看月亮?xí)r，月亮就不存在嗎？”，答案可能是這樣的：不看月亮?xí)r，月亮一定存在，但有可能真的不在那里（當(dāng)然是純理論分析），可能在別的任何地方！因?yàn)樵铝烈簿哂胁▌?dòng)性，我們不能完全確定月亮的位置。當(dāng)然月亮的波動(dòng)性就更低了。
宇宙為何擁有如此奇妙的現(xiàn)象？萬(wàn)物的這種“波動(dòng)性”似乎讓世界更加混亂，甚至失去了意義，但正如德格拉斯·泰森所說(shuō)：宇宙沒(méi)有義務(wù)對(duì)我們有意義！
或許宇宙本身就無(wú)所謂“意義”，她就是這樣存在著，總是讓人捉摸不透！
