波粒二象性与对称方法

第十六节　波粒二象性与对称方法

对称是自然界的普遍现象，有南必有北，有东必有西，有上必有下，有阴必有阳。对称的概念来源于生活。

几何的对称是以中心线划分两边的形，如自然界中的人体、动物体、蝴蝶、雪花、古代建筑（天安门、天坛、宝塔等）、树叶、轮生的花瓣。对称好比天平，它在建筑、家具、产品、编织等艺术造型中应用广泛。

对称作为一种方法，是从对称角度出发，去分析、推测某种事物可能存在着的相应的事实、性质和关系的一种方法。

1930年，狄拉克在求解描述电子的相对论量子力学方程时，得到了两个正负对称解，他根据对称性推测会有一个与电子行为相对应的正电子存在。

1931年美国物理学家安德逊在宇宙射线中发现了它。正电子的发现揭开了微观世界物质的正负对称性，人们又进一步设想推测其他基本粒子也存在反粒子，并且在实验中发现了它们。对称性原理是形成的物理假说的启发性原理之一。

德布罗意就是用对称的思维方法提出波粒二象性假说。他提出假说的出发点是：

1.自然界在许多方面有显著的对称；

2.可以观察到的宇宙完全由光和实物物质组成，光和实物物质可以称为是一对对称物。

3.既然对称的方——光具有波粒二象性，那么对称的另一方——实物粒子或许具有波粒二象性。

后来，经过许多对于微观粒子的实验，例如电子衍射实现，证明了德布罗意假说的正确性。由于对称性是客观世界中到处存在的，所以具有普遍性，它是由更深刻的本质所决定。根据事物的对称性，人们可以大胆地推测未知事物和现象的可能存在。

有则智力测验，在一张圆桌上，你和你的一位朋友轮次往桌面上放硬币，当谁没有位置再放时，谁就算输。如果让你先放，你能保证一定赢吗？答案是肯定的。你的第一枚硬币放在桌面的中心位置上，无论你的朋友把硬币A放在什么位置上，你都可以以直径为对称轴，把你的硬币摆在或A₁，或A₂，或A₃……的位置上。只要你的朋友有位置放硬币，你就一定会在其对称点上放下一枚硬币，除非你的朋友再也找不到空地方了。