宏觀世界也存在“波粒二象性”？

葉明山

電子、質子等微觀客體普遍具有“波粒二象性”，而其中的“波”是幾率波。宏觀世界是否也存在“波粒二象性”呢？在回答這個問題之前，需要先說說微觀粒子的幾率波是怎樣產生的。

對于微觀粒子幾率波的成因，不同的學派有不同的觀點。其中，“隨機過程”學派認為是由于微觀粒子在某種隨機作用下作布朗運動，更有一些物理學家明確指出這種隨機作用來源于真空的隨機漲落。

如果幾率波緣于布朗運動的觀點是正確的，那么宏觀世界在一定條件下也可以存在“波粒二象性”。假設真空是一種特殊的氣體，那么真空中的隨機漲落與普通氣體中的隨機漲落應該具有相似性。由此可以推論，在普通氣體中運動著的布朗顆粒（相似于在真空中運動的電子）及在普通氣體中傳播的高頻超聲脈沖（相似于在真空中傳播的光子），也都應該具有幾率波的特性。

為了驗證這個推論，筆者做了粉末團粒的衍射實驗。取一個長、寬、高均為30cm左右的箱子，箱子側面有透明的觀察窗，箱頂中央開一個圓孔，將一些直徑約0.1mm的滑石粉團粒從箱頂圓孔中心一粒一粒依次自由下落到箱內平板上。起初，粉末團粒雜亂無章地分布，隨著團粒數量的增加，它們在平板上分布的規則性就越來越明顯，最終呈現出一幅由幾個同心環構成的衍射圖樣。如果在實驗前改變箱內平板至箱頂中央圓孔之間的距離，那么衍射圖樣中的同心環大小也隨之改變。并且，隨著上述距離的改變，衍射圖樣的中心有時落有粉末團粒，是“亮點”，有時沒有落粉末團粒，是“暗點”。

對于粉末團粒的衍射圖樣，一種比較合理的解釋是：空氣的隨機作用導致粉末團粒下落時附加布朗運動，這種復合運動能形成幾率波，因此，粉末團粒就有了波粒二象性。當然，這與量子力學沒有直接的關系，這里的波也不是德布羅意波。但是，這里的波和德布羅意波都是幾率波。這個實驗的目的之一也是為了（間接）驗證國內外一些物理學家關于微觀粒子的幾率波緣于布朗運動的觀點。

當然，這只是個定性的實驗。筆者不是職業的實驗物理研究者，沒有條件測定粉末團粒的動量，因而不能對實驗結果作定量研究；也無力進行更進一步的實驗研究（如，改變箱內氣體的成分、氣壓、溫度，或改變粉末團粒的運動速度，以及在真空中做對照實驗等）。本文的主要目的就是希望對此有興趣的職業物理學者做更精確的實驗，做相關的理論研究，早日解開“波粒二象性”之謎。