Неправильно ли говорить, что электрон может быть волной?

Что такое волна? От звуковых и водяных волн мы приходим к ассоциации с синусоидальным и косинусным вариационным поведением. Волновые уравнения — дифференциальные уравнения, элементарные решения которых синусоидальны.

В волнах на воде, в звуковых волнах и даже в электромагнитных волнах «колеблется», т. е. имеет синусоидальное изменение во времени и пространстве, энергия волны, представленная ее амплитудой.

Когда размеры становятся очень малыми, совместимыми с h, постоянная Планка, отдельные «частицы», электроны и т. д., иногда могут быть описаны как классические бильярдные шары, и в то же время они проявляют случайность, которая при накоплении отображает интерференцию и другие волновые характеристики. .

Этот эксперимент с двумя щелями по одному электрону показывает оба эффекта. Отдельные электроны оставляют точку на экране, которая кажется случайной. Накопление дает распределение вероятностей с синусоидальными вариациями.

Можно только указать вероятность появления электрона на (x, y) экрана, которая зависит от квантово-механического решения краевой задачи «рассеяние электрона на двух щелях».

Таким образом, это не классическое поведение частицы, потому что, хотя энергия переносится одним электроном, его (x, y) контролируется распределением вероятностей; и это не классическая волна, т.е. одиночный электрон, который "размахивает" своей массой по всей интерференционной картине экрана. Каждый электрон является квантово-механическим объектом.

Электроны не являются ни частицами, ни волнами — они электроны. Мы говорим, что они ведут себя как частицы или волны, потому что мы знакомы с макроскопическими объектами, обладающими этими свойствами, и хотим дать своего рода «чувство» того, что они из себя представляют, в понятных нам терминах. Мы те, кто выбирает эксперимент, который показывает аспекты их поведения. Они не меняются от частицы к волне и обратно. Наши эксперименты меняются.

Да. Нет! Оба! Ни один?

Электрон является возбуждением квантового поля КЭД , что не совсем совместимо с классическими представлениями ни о полях, ни о частицах. Все, что вы можете сделать, это провести аналогии с любым из них. Обе аналогии иногда просто неверны, так как они предполагают поведение, отличное от того, что электроны фактически ведут в экспериментах. Однако они также предсказывают некоторое поведение, которое согласуется с экспериментом. И, в конце концов, это все, чем занимается физика: поиск моделей/аналогий, которые позволяют вам предсказать результат некоторых экспериментов.

Все эти модели в некотором смысле неверны , но это не значит, что вы никогда не должны их использовать: просто знайте, что есть пределы, за которыми вы получите бессмыслицу. Очевидно, полезно думать об электроне как о частице, когда вы проектируете электронно-лучевую трубку. Не очень полезно думать о нем как о частице, когда вы пытаетесь понять спектры атомов ^† ... OTOH, волновое описание здесь работает очень хорошо!

Однако разумно будет сказать, что электрон никогда не будет волной, а только вероятностью. Или, может быть, лучше: ^{(особый вид -)} заряда представляет собой волну , но квантуется в нечто похожее на частицы, называемое электронами.

Мне больше нравится подход Дирка Брюера: электрон есть электрон, точка.

^† _{Даже здесь есть неправильная, но полезная модель .}

В микромире частицы, такие как электрон, имеют двойственную природу. В некоторых экспериментах они ведут себя как волны, такие как дифракция электронов на одной щели, но в других экспериментах, таких как комптоновское рассеяние или фотоэлектричество, они ведут себя как частицы. В волнообразном представлении электронов квантовомеханическая волновая функция может объяснить дифракцию и интерференцию электронов.

Правила движения электронов аналогичны волнам , потому что внутреннее состояние является циклическим, и различные возможные пути суммируются, показывая интерференционную картину.

Это не то же самое, что сказать, что сами электроны являются волнами. Формулы для волн используются, чтобы объяснить, где найти электрон.

Двойной сплит-эксперимент показал, что электронный может проявлять волновые свойства. Когда электронами стреляли из пушки по барьеру с двумя щелями на нем, электроны демонстрировали волнообразный рисунок на ЭМ-датчике за барьером, показывая три отчетливые полосы. Произошла демонстрация преломления, и поэтому электроны вели себя как волны.

Электрон может быть тем, чем мы захотим, мы создаем математические модели, частью которых является электрон, поэтому мы можем диктовать правила, по которым ведут себя электроны;

Квантовая механика — это просто математическая модель, включающая в себя математические объекты, такие как «электрон», которые мы используем, чтобы делать предсказания о физическом мире. Точно так же, как мы используем числа и поля, абстрактные объекты, такие как «электроны», носят чисто математический характер, и нам не обязательно исследовать, «существуют» они или нет, потому что «существование» — это чисто философский предмет, выходящий за рамки предмета изучения. практика физ.

Таким образом, мы можем свободно мечтать об объектах, которые могут проявлять всевозможные «странные» свойства, подобные тем, которыми обладают частицы в квантовой механике, которые не обязательно «существуют» в философском смысле, но до тех пор, пока наши модели работают, мы можем продолжать добавлять все больше и больше уровней абстракций, потому что это наша модель, и мы можем сделать ее такой, какой захотим! Пока он может делать точные прогнозы о реальном мире;

Когда мы говорим, что Гравитация — это сила, мы не обязательно имеем в виду, что к Земле и Солнцу привязана какая-то «веревка», или когда мы говорим, что Гравитация — это искривление ткани пространства-времени, мы не имеем в виду Это не обязательно означает, что существует какая-то физическая ткань, которая изгибается так, что объекты могут падать в нее и создавать то, что мы видим как Гравитацию. Все это метафорично и математическо по своей природе, просто способ описать операции, которые дадут точные прогнозы, но последовательным и строгим математическим способом.

В этой структуре электрон — мы сделали его — быть облаком вероятностей , которое простирается ВЕЗДЕ во Вселенной. Существует небольшая вероятность того, что мы можем измерить, что электрон находится очень далеко (когда мы измеряем его, и его волновая функция коллапсирует), но эта вероятность чрезвычайно мала, поэтому этого никогда не происходит...

Итак, электрон ЯВЛЯЕТСЯ своей волновой функцией, и это совсем не странно, потому что электрон — это абстрактный математический объект, поэтому он может вести себя так, как ему нравится! Также, например, электрон может быть и частицей, и волной одновременно, потому что кого это волнует? Это наша модель, и мы можем сделать электрон таким, каким захотим...

Будет ли такая теория делать точные предсказания о Вселенной? Если нет, то не используем, если да, то как минимум мы доказали, что наша теория как минимум полезна .

Итак, единственное, что мы можем сказать о природе электронов, это то, что в рамках их моделей они являются полезными математическими объектами, которые составляют очень полезные теории, такие как квантовая механика...

Ответ на вопрос «почему» эти теории так полезны, выходит за рамки физики.