光有波粒二象性怎么理解（光的波粒二象性）

《Newton科学世界》杂志是由中国科学院主管、科学出版社主办、并与日本知名科普杂志Newton版权合作的综合性科普杂志。

我们都知道，光同时具有波的性质和粒子的性质，这种具有双重性质的性质（好绕口……）称为“波粒二象性”。然而，在我们的物理课上，这两个性质都是分开讲的，即使有实验也是分开做。虽然科学家一直试图同时展示这两种性质，但都以失败告终。

最近，坚持不懈的科学家终于取得了突破！瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的科学家采用了一种新方法，首次在同一张图片中拍到了“波”和“粒”这两兄弟，并将此成果发表在Nature Communications上。

在同一张图片中展示光的波粒二象性

哦，他们还拍了一个萌萌哒视频来讲解拍摄的过程。（讲解见视频后）

温馨提示：请在WIFI环境下观看！

这张图片是如何拍出来的呢？

EPFL的科学家Fabrizio Carbone带领团队，找出了一种非常聪明的新方法：用电子来显示光的图像。

他们是这样做的：

用激光脉冲照射微小的金属纳米线。纳米线中的带电粒子被激光赋予了能量，开始振动。沿着纳米线长度方向，两束方向相反的光线相遇，形成驻波。这个光驻波在纳米线周围产生辐射，这就是他们要测量的光。

接着，科学家向纳米线附近发射一束电子，以此来捕捉上述光驻波的成像。此时，能同时显示出光的粒子性。因为当电子经过光驻波附近时，它们“撞击”到光子。这种碰撞会改变电子的速度，使其变快或变慢。这种速度的改变，表现为光子和电子之间一份一份能量（量子）的交换。这种能量在量子层面的交换，使纳米线上的光展现出粒子的特性。

这项实验的成功，是人类历史上首次同时拍下光的两种看似矛盾的性质，对基础科学具有重大的意义。但这项实验的意义，远不止于此。在纳米层面控制量子现象，将为量子计算打开一扇新的大门。

来源/sciencedaily

编译/汪汪

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