第一节
诡异的电子双缝干涉实验1807年，托马斯·扬作作了光的双缝干涉实验，并在屏幕上得到明暗相间的条纹，该条纹与水波干涉条纹类似，于是大多数人认为光的本质是波。1961年，蒂宾根大学的克劳斯·约恩松用电子束做了双缝干涉实验。当时科学家普遍认为电子作为一种实物粒子，通过双缝后将在屏幕上打出两条亮纹，就像子弹通过双缝后将在屏幕上形成两条弹着点一样（如下图所示）。然而事实并非如此，电子通过双缝后在屏幕上形成了明暗相间的条纹（干涉条纹）。1974年，克劳斯·约恩松将电子一粒一粒的发射出来并让它通过双缝，当第一个电子到达屏幕以后过一段时间再发射第二个电子（目的是为了确保第一个电子不会对第二个电子产生影响），经过足够长的时间之后屏幕上依然出现了干涉条纹（若干条等宽的亮纹）。波动理论认为电子双缝干涉条纹的产生是电子间相互干涉的结果（即通过左缝的电子与同时通过右缝的电子间产生了干涉），如果是成对的电子同时通过双缝还好理解，但问题是电子发射源每次只发射一个电子屏幕上依然产生了干涉条纹。那么单一电子在跟谁干涉呢？它到底通过哪条缝呢？为了搞清楚单个电子到底是从哪条缝经过的、电子有没有同时通过双缝，科学家在双缝后加了一个观测仪器，实验成功地观测到电子通过了左缝、右缝、左缝、右缝……，并且实验中发现同一时刻电子只通过一条缝。但更神奇的事情发生了：不加装探测装置观测的时候，电子表现出波的特性（在屏幕上形成明暗相间的干涉条纹），而一旦加装探测装置电子就表现出粒子性（在屏幕上形成两条亮纹）。为了排除光子对实验的影响，科学们又做出了一种既不影响电子、又能观测到电子的装置，这种观测仪器不发光、只接收光，但得到结果还是一样：不观测电子就表现出波动性、一旦观测电子就表现出粒子性。在经历多次实验以后，科学家们普遍认同了这一观点：一旦我们观测电子就表现为粒子性，如果我们不观测电子就表现出波动性，于是有人提出人类的意识会影响最终的实验结果。
第二节 主流的哥本哈根诠释为了解释电子双缝干涉现象，当代物理学主流观点普遍接受了哥本哈根诠释，认为：光子（电子）总是以波的形式在空间分布和传播，当外界对光子（电子）进行了成功探测时就会使光子（电子）波函数坍缩成一个点。根据这种观点：在光的双缝干涉实验中，光总是以波的形式同时通过双缝中的上缝和下缝，如果光波在上缝处被探测到就会“坍缩成一个点”，那么同时以波的形式通过下缝的光波就会消失；如果光波在下缝处被探测到，那么同时以波的形式通过上缝的光波也会消失。如下图所示，从a点发出的光子总是以波的形式在空间中传播并同时通过b点和c点，如果这个光波在b点被观测到则光波就会在b点处坍缩成一个点，同时c点处的光波会消失；反之如果这个光波在c点被观测到则光波就会在c点处坍缩成一个点，同时b点处的光波会消失。主流的哥本哈根诠释认为微观粒子都具有“波粒二象性”，电子有“波粒二象性”、光子也有“波粒二象性”。实际上光子双缝干涉实验和电子双缝干涉实验有着本质区别：电子通过双缝后观测行为会影响条纹形状而光子通过双缝后观测作用并不会改变条纹的形状。比如，电子通过双缝后不观测就形成“干涉条纹”（斑马线）、一旦成功观测就形成“衍射条纹”（两条亮纹），而观测行为对光子通过双缝后形成的条纹却没有什么影响，比如我们可以在水中做双缝干涉实验，光子通过双缝后会不断与水分子作用但是屏幕上依然会得到“干涉条纹”（斑马线）。 第三节
一个感光片揭示的波动理论的硬伤我们可以用一个简单的逻辑推理实验推翻光子同时通过双缝的假设，用一束激光照射在双缝上屏幕将形成明暗相间的“干涉条纹”，找一个灵敏度高的不透明感光介质把双缝中的下缝盖住并保证下缝感光介质每次都能使通过的光子感光，那么屏幕上会形成怎样的图案呢？有自诩高手的吃瓜群众立马抢答了：用不透明介质盖住双缝中的一条缝就会形成事实上的单缝，此时屏幕上会形成明暗相间的“衍射条纹”。这个结论貌似有道理但却经不起推敲：如果我们把不透明感光介质放在双缝之后，也就是让光波同时穿过双缝后再与不透明感光介质作用，此时由于光波被感光介质感光，按照哥本哈根诠释光波函数将“坍缩成一个点”成为光子，但是由于感光介质不透明所以光子不会透过感光介质照射到屏幕上，因此屏幕上什么也得不到。按照哥本哈根诠释，光子总是以波的形式通过同时通过上缝和下缝，光波在通过下缝时必然被介质感光（相当于被我们成功观测到），就会立即在下缝处坍缩成一个点变成粒子形态，同时从上缝通过的光波就会立即消失，既然从上缝经过的光波会因为坍缩消失则光波无论如何也不会从上缝处通过，也就是说光波不会通过上缝投射在屏幕上，屏幕上将是漆黑一片。有人指出，双缝中的一条缝被不透明介质盖住最少还有一条缝可以让光子通过，也就是事实上的单缝，无论如何光通过单缝至少也可以形成中央宽、两侧窄的衍射条纹，怎么会屏幕上什么也得不到呢？光子不可能以波的形式同时通过双缝中的上缝和下缝。根据波动理论的推理，如果我们用透明感光介质填满双缝中的下缝，则屏幕上会形成怎样的图案呢？这次比较谨慎的吃瓜群众提出一种观点认为，在这个实验中光波会同时以波的形式通过上缝和下缝，如果光波在下缝被感光介质感光则同时通过上缝的光波就会坍缩消失，由于光波在下缝处坍缩为一个点由于感光介质透明所以屏幕上会出现一条亮纹，总之光波不会通过上缝；当我们逐渐调整透明感光介质的颜色并最终使之不透光时（此时形成了事实上的单缝），根据上面的推理屏幕上依然什么条纹也没有，也就是说激光并不能够通过这样的单缝也不会在屏幕上形成明暗相间的条纹，这就让人十分抓狂了。事实表明这是完全错误的：双缝中如果下缝被不透明感光介质填满、至少还有一条可以让光波穿过的上缝，光通过这条上缝应该在屏幕上形成明暗相间的衍射条纹，怎么可以因为下缝被不透明感光介质填满就造成屏幕上什么也没有了呢？由此可见：“光总是以波的形式同时通过双缝中的上缝和下缝，如果光波在上缝处被探测到，那么同时以波的形式通过下缝的光波就会消失”这一假设是错误的。这个假想实验深刻揭示了波动理论的重大缺陷，要从根本上解决这个问题，只有彻底抛弃波动理论，重新认识光的微粒假说。光子不会智能判断哪里是缝哪里是物质实体。如果认为光波不会与物质实体发生作用而坍缩为一个点，则光波就不会在屏幕上形成任何图案，屏幕上什么也得不到，事实表明光波可以在屏幕上形成明暗相间的条纹（不连续的亮条纹），可见光波会与物质实体产生作用。那么，既然光波会与物质实体作用，光波又是怎样知道哪里是物质实体、哪里又是缝可以通过呢？也就是说，光波在碰到双缝之间的物质实体时为什么不坍缩为一个点呢？如果光波碰到双缝之间的物质实体并坍缩为一个点，则屏幕上什么也得不到。微粒观点对电子双缝干涉实验的直观解释。用粒子观点可以非常容易、非常直观地解释电子双缝干涉实验现象：一个电子在通过双缝时能且只能通过双缝中的一条缝（左缝或者右缝），在通过一条缝的同时由于电子吸收了特定数目的引力子而成为极不稳定的“超临界状态”的电子，吸收了不同数量引力子的电子将发生不同的偏转角度并到达屏幕上不同的位置，根据电子吸收引力子数量的不同，电子有可能到达第一条亮纹处、也可能到达第二条亮纹处、还可能到达第三条亮纹处……甚至到达第n条亮纹处。而处于“超临界状态”的电子和引力子的结合力是极其微小的，外界任何轻微的扰动都会让处于“超临界状态”的电子立即“裂变”放出特定数量引力子从而改变其原来的运动状态。我们在双缝后安装探测仪器，探测仪器发出的光子与处于“超临界状态”电子发生碰撞（或者磁力作用影响到电子），光子对电子的冲击将会使处于“超临界状态”的电子立即“裂变”放出特定数量的引力子，这样就抹去了引力加在电子上的调制信息，从而使电子恢复到原来的运动轨迹并表现出粒子性特征；如果我们把探测仪器拿走，电子依然会按原来的运转轨迹在屏幕上打出“斑马线”，并没有什么神秘成分在里面，人类的意识并不能够影响物质的运动状态。光子双缝干涉实验与电子双缝干涉实验的不同之处。电子经过双缝后观测行为会改变形成的条纹形状，许多人据此认为光子经过双缝后观测行为会改变形成的条纹形状，实际上这是极端错误的。从微观角度来讲，这是电子和光子对引力子结合力不同的反映。由于电子质量远远大于引力子质量，所以电子同时吸收了若干个引力子后在外界极其微小的扰动作用下就会“裂变”放出引力子并改变运动状态；相反，光子和引力子的结合就要稳定的多，哪怕我们在水中做双缝干涉实验屏幕上依然能够得到干涉条纹，在水中的双缝干涉实验光子通过双缝后会与水分子发生作用，即光子会受到外界扰动作用，在这个扰动作用下光子依然能够在屏幕上形成明暗相间的干涉条纹。}

感觉题主问的稍微有点混乱，我尽量答一下。1、首先，题主所说的“实物粒子”是什么意思呢，什么样的粒子是“实物”呢？是有体积吗？还是有能摸得到？题主觉得光子是实物粒子吗？其实这个问题涉及的内容也挺深的，这里就不深入说了，就假设题主说的是标准模型中的所有的基本粒子好了。光子是传递电磁相互作用的粒子，从这个意义上说，任何参与电磁相互作用的粒子，光子都能与之发生“碰撞”。那看一下标准模型中的基本费米子：六味夸克，电子和电子中微子（因为 \mu 和 \tau
与电子类似，就不说了）。六味夸克都是带电的，因此会与光子作用，电子就不用说了，而剩下的那个电子中微子是不带电的。所以，中微子不与光子发生碰撞。而实际上，标准模型中还有传递相互作用的玻色子，光子就是其一，其它的还有传递弱相互作用的 W^{\pm} 、 Z
玻色子和传递强相互作用的八中胶子。由电弱统一理论可以知道，光子是能和 W^{\pm} 、 Z
发生相互作用的，但是胶子不带电荷，不与光子发生相互作用。那光子能和光子发生碰撞吗？从微扰论的角度来说，虽然光子与光子没有相互作用顶点，但是可以通过高圈图，比如一个电子圈来相互作用。所以最终来说，光子也能和光子发生碰撞。2、任何的粒子都有粒子性和波动性，只是在不同的能量不同的情况下，粒子表现出来的性质不同。但是不会只有一种情况，粒子性和波动性都是同时存在于粒子中的。（这一段并不是很严谨。）自然界中有四种相互作用，引力、电磁、弱和强。要看一个粒子是否参与某种相互作用，就要看其是否带有相应的“荷”，比如说，电子带电荷，所以能参与电磁相互作用。而弱相互作用对应着三种“弱荷”，强相互作用对应八种“色荷”。至于引力，那就是质量了。另外，三种“弱荷”中的 W^{\pm} 是带电荷的，所以其能与光子作用，但是另外一个 Z 并不带电荷，虽然能与光子作用，但是得同时带上两个 W 一起才行，这个具体就要看标准模型了。最后一个Higgs粒子，与Higgs粒子有相互作用的话会使得粒子有质量，这就是为什么 W^{\pm}、Z 作为规范场也有质量的原因，但是光子没有质量，也就说明了光子不与Higgs粒子有直接的相互作用。}

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15．下列说法正确的是（　　）A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性E．赫兹发现了电子试题答案
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分析 德布罗意提出物质波，认为一切物体均有波粒二象性；运动的微观粒子与光子一样，都具有波动性，当它们通过一个小孔时，没有特定的运动轨道．解答 解：AD、德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为一切运动的物体都具有波粒二象性．故A正确、D错误．B、运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，没有特定的运动轨道，故B正确．C、波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的，故C正确．E、汤姆生发现了电子．故E错误．故选：ABC．点评 关于物质的波粒二象性，高考一直不难，关键熟悉教材，牢记这些知识点，即可轻松解决．');
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