1926到无穷大什么梗，什么是宇称不守恒？
本章摘自独立学者灵遁者量子力学科普书籍《见微知著》。此文旨在帮助大家认识我们身处的世界。世界是确定的，但世界的确定性不是我们能把我的。杨振宁，李政道，吴健雄三个人打破人们对“宇宙守恒”固执印象！这是中国人的骄傲！
物理定律的守恒性具有极其重要的意义，有了这些守恒定律，自然界的变化就呈现出一种简单、和谐、对称的关系，也就变得易于理解了。所以，科学家在科学研究中，对守恒定律有一种特殊的热情和敏感，一旦某一个守恒定律被公认以后，人们是极不情愿把它推翻的。
因此，当我们明白了各种对称性与物理量守恒定律的对应关系后，也就明白了对称性原理的重要意义，我们无法设想：一个没有对称性的世界，物理定律也变动不定，那该是一个多么混乱、令人手足无措的世界！
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诺特定理将物理学中“对称”的重要性推到了前所未有的高度。不过，物理学家们似乎还不满足，1926年，有人提出了宇称守恒定律，把对称和守恒定律的关系进一步推广到微观世界。 这就是一开始为什么说宇称的基础是诺特定理！
让我们先来了解一下“宇称守恒”的含义。“宇称”，就是指一个基本粒子与它的“镜像”粒子完全对称。人在照镜子时，镜中的影像和真实的自己总是具有完全相同的性质——包括容貌、装扮、表情和动作。同样，一个基本粒子与它的“镜像”粒子的所有性质也完全相同，它们的运动规律也完全一致，这就是“宇称守恒”。
假如一个粒子顺时针旋转，它的镜像粒子从镜中看起来就是逆时针旋转，但是这个旋转的所有定律都是相同的，因此，镜内境外的粒子是宇称守恒的。按照诺特定理，与空间反射不变性（所谓空间反射，一般指的是镜像）对应的就是宇称守恒。
在某种意义上，我们可以把同一种粒子下的个体粒子理解成彼此互为镜像的，例如，假设一个电子顺时针方向自旋，另一个电子逆时针方向自旋，一个电子就可以把另一个电子当成镜像中的自己，就像人通过镜子看自己一样。由此推断，根据宇称守恒理论，所有电子自身环境和镜像环境中都应该遵循同样的物理定律，其他粒子的情况也是如此。
听起来，所谓的“宇称守恒”似乎并没有什么特别之处，至少在1926年之前，早已有人提出了牛顿定律具有镜像对称性。不过，以前科学家们提出的那些具有镜像对称的物理定律大多是宏观的，而宇称守恒则是针对组成宇宙间所有物质的最基本的粒子。如果这种物质最基本层面的对称能够成立，那么对称就成为宇宙物质的根本属性。
事实上，宇称守恒理论的确在几乎所有的领域都得到了验证——只除了弱力。我们知道，现代物理将物质间的相互作用力分为四种：引力、电磁力、强力和弱力。在强力、电磁力和引力作用的环境中，宇称守恒理论都得到了很好的验证：正如我们通常认为的那样，粒子在这三种环境下表现出了绝对的、无条件的对称。
在普通人眼中，对称是完美世界的保证；在物理学家眼中，宇称守恒如此合乎科学理想。于是，弱力环境中的宇称守恒虽然未经验证，也理所当然地被认为遵循宇称守恒规律。
然而在1956年，两位美籍华裔物理学家——李政道和杨振宁——大胆地对“完美的对称世界”提出了挑战，矛头直指宇称守恒定律，这成为上世纪物理学界最震撼的事件之一。引发这次震撼事件的最直接原因，是已让学者们困惑良久的“θ-τ之谜”，它是宇称守恒定律绕不过去的坎。
20世纪50年代初，科学家们从宇宙射线里观察到两种新的介子（即质量介于质子和电子之间的粒子）：θ和τ。这两种介子的自旋、质量、寿命电荷等完全相同，很多人都认为它们是同一种粒子。但是，它们却具有不同的衰变模式，θ衰变时会产生两个π介子，τ则衰变成三个π介子，这说明它们遵循着不同的运动规律。
假使τ和θ是不同的粒子，它们怎么会具有一模一样的质量和寿命呢？而如果承认它们是同一种粒子，二者又怎么会具有完全不一样的运动规律呢？
为了解决这一问题，物理学界曾提出过各种不同的想法，但都没有成功。物理学家们都小心翼翼地绕开了“宇称不守恒”这个可能。你能想像，一个电子和另一个电子的运动规律不一样吗？或者一个介子和另一个介子的运动规律不一样吗？当时的物理学家们可没这胆量。
1956年，李政道和杨振宁在深入细致地研究了各种因素之后，大胆地断言：τ和θ是完全相同的同一种粒子（后来被称为K介子），但在弱相互作用的环境中，它们的运动规律却不一定完全相同，通俗地说，这两个相同的粒子如果互相照镜子的话，它们的衰变方式在镜子里和镜子外居然不一样！用科学语言来说，“θ-τ”粒子在弱相互作用下是宇称不守恒的。
李政道和杨振宁的观点震动了当时的物理学界，他们在完美的物理学对称世界撕出了一个缺口！
在最初，“θ-τ”粒子只是被作为一个特殊例外，人们还是不愿意放弃整体微观粒子世界的宇称守恒。此后不久，同为华裔的实验物理学家吴健雄用一个巧妙的实验验证了“宇称不守恒”，从此，“宇称不守恒”才真正被承认为一条具有普遍意义的基础科学原理。
吴健雄用两套实验装置观测钴60的衰变，她在极低温（0.01K）下用强磁场把一套装置中的钴60原子核自旋方向转向左旋，把另一套装置中的钴60原子核自旋方向转向右旋，这两套装置中的钴60互为镜像。实验结果表明，这两套装置中的钴60放射出来的电子数有很大差异，而且电子放射的方向也不能互相对称。实验结果证实了弱相互作用中的宇称不守恒。
我们可以用一个类似的例子来说明问题。假设有两辆互为镜像的汽车，汽车A的司机坐在左前方座位上，油门踏板在他的右脚附近；而汽车B的司机则坐在右前方座位上，油门踏板在他的左脚附近。
现在，汽车A的司机顺时针方向开动点火钥匙，把汽车发动起来，并用右脚踩油门踏板，使得汽车以一定的速度向前驶去；汽车B的司机也做完全一样的动作，只是左右交换一下——他反时针方向开动点火钥匙，用左脚踩油门踏板，并且使踏板的倾斜程度与A保持一致。现在，汽车B将会如何运动呢？
也许大多数人会认为，两辆汽车应该以完全一样的速度向前行驶。遗憾的是，他们犯了想当然的毛病。吴健雄的实验证明了，在粒子世界里，汽车B将以完全不同的速度行驶，方向也未必一致！——粒子世界就是这样不可思议地展现了宇称不守恒。
三位华裔物理学家用他们的智慧赢得了巨大的声誉，1957年，李政道和杨振宁获得诺贝尔物理学奖，一项科学理论，在发表的第二年就获得诺贝尔奖是史无前例的。很遗憾的是，用精妙绝伦的实验证实了宇称不守恒的吴健雄一直没能获奖。
不过，究竟为什么粒子在弱相互作用下会出现宇称不守恒呢？根本原因至今仍然是个谜。
宇称不守恒的发现并不是孤立的。在微观世界里，基本粒子有三个基本的对称方式：
1、一个是粒子和反粒子互相对称，即对于粒子和反粒子，定律是相同的，这被称为电荷（C）对称。
2、一个是空间反射对称，即同一种粒子之间互为镜像，它们的运动规律是相同的，这叫宇称（P）。
3、一个是时间反演对称，即如果我们颠倒粒子的运动方向，粒子的运动是相同的，这被称为时间（T）对称。
这就是说，如果用反粒子代替粒子、把左换成右，以及颠倒时间的流向，那么变换后的物理过程仍遵循同样的物理定律。
但是，自从宇称守恒定律被李政道和杨振宁打破后，科学家很快又发现，粒子和反粒子的行为并不是完全一样的！一些科学家进而提出，可能正是由于物理定律存在轻微的不对称，使粒子的电荷（C）不对称，导致宇宙大爆炸之初生成的物质比反物质略多了一点点，大部分物质与反物质湮灭了，剩余的物质才形成了我们今天所认识的世界。
如果物理定律严格对称，宇宙连同我们自身就都不会存在了——宇宙大爆炸之后应当诞生了数量相同的物质和反物质，但正反物质相遇后就会立即湮灭，那么，星系、地球乃至人类就都没有机会形成了。
接下来，科学家发现连时间本身也不再具有对称性了！
可能大多数人原本就认为时光是不可倒流的。日常生活中，时间之箭永远只有一个朝向，“逝者如斯”，老人不能变年轻，打碎的花瓶无法复原，过去与未来的界限泾渭分明。不过，在物理学家眼中，时间却一直被视为是可逆转的。比如说一对光子碰撞产生一个电子和一个正电子，而正负电子相遇则同样产生一对光子，这两个过程都符合基本物理学定律，在时间上是对称的。如果用摄像机拍下其中一个过程然后播放，观看者将不能判断录像带是在正向还是逆向播放——从这个意义上说，时间没有了方向。
关于时间没有方向性的论述，我在《变化》中有过论述。大家可以去看看。
然而，1998年年末，物理学家们却首次在微观世界中发现了违背时间对称性的事件。欧洲原子能研究中心的科研人员发现，正负K介子在转换过程中存在时间上的不对称性：反K介子转换为K介子的速率要比其逆转过程——即K介子转变为反K介子来得要快。
至此，粒子世界的物理规律的对称性全部破碎了，世界从本质上被证明了是不完美的、有缺陷的。
当“宇称不守恒”在上世纪50年代被提出时，大多数人对“完美和谐”的宇称守恒定律受到挑战不以为然。在吴健雄实验之前，当时著名的理论物理学权威泡利教授甚至说：“我不相信上帝是一个软弱的左撇子，我已经准备好一笔大赌注，我敢打赌实验将获得对称的结论。”然而，严谨的实验证明，泡利教授的这一次赌打输了。
近代微生物学之父巴斯德曾经说过：“生命向我们显示的乃是宇宙不对称的功能。宇宙是不对称的，生命受不对称作用支配。”自然界或许真的不是那么对称和完美，大自然除了偏爱物质、嫌弃反物质之外，它对左右也有偏好。
自然界的20种氨基酸中，有19种都存在两种构型，即左旋型和右旋型。在非生物反应产生氨基酸的实验中，左旋和右旋两种类型出现的几率是均等的，但在生命体中，19种氨基酸惊人一致地全部呈现左旋型——除了极少数低级病毒含有右旋型氨基酸。无疑，生命对左旋型有着强烈的偏爱。
也有人提出，生命起源时，氨基酸呈左旋型其实是随机的，它不过是顺应了地球围绕太阳转的磁场方向。但大多数科学家却认为，左旋型和右旋型的不对称意味着这两种能量存在着高低。通常认为，左旋型能量较低，也较稳定，稳定则容易形成生命。
更令人费解的是，虽然构成生命体的蛋白质氨基酸分子都是左旋型的，但组成核酸的核糖和脱氧核糖分子却都是右旋型的——尽管天然的糖中左旋和右旋的几率几乎相同。
看来，上帝对左右真的是有所偏爱，如果事事处处都要达到绝对的平衡对称，“万物之灵”的生命就不会产生了。
不管是故意也好，疏忽也罢，上帝或许真的并不是一个绝对对称的完美主义者。从某种意义上来说，正是不对称创造了世界。
道理其实很简单。虽然对称性反映了不同物质形态在运动中的共性，但是，只有对称性被破坏才能使它们显示出各自的特性。这正如建筑一样，只有对称而没有对称的破坏，建筑物看上去虽然很规则，但同时却一定会显得非常单调和呆板。只有基本上对称但又不完全对称才能构成美的建筑。
大自然正是这样的建筑师。当大自然构造像DNA这样的大分子时，总是遵循复制的原则，将分子按照对称的螺旋结构联接在一起，构成螺旋形结构的空间排列也是基本相同的。但是在复制过程中，对精确对称性的细微的偏离就会在大分子单位的排列次序上产生新的可能性。因此，对称性被破坏是事物不断发展进化、变得丰富多彩的原因。
正如著名的德国哲学家布尼茨所说，世界上没有两片完全相同的树叶。仔细观察树叶中脉（即树叶中间的主脉）的细微结构，你会发现就连同一片叶子两边叶脉的数量和分布、叶缘缺刻或锯齿的数目和分布也都是不同的。
绝大多数人的面部发育都不对称，66%的人左耳稍大于右耳，56%的人左眼略大，59%的人右半侧脸较大；人的躯干、四肢也不完全对称，左肩往往较高，75%的人右侧上肢较左侧长。
可以说，生物界里的不对称是绝对的，而对称只是相对的。实验研究证明，这是由于细胞内原生质的不对称性所引起的。从生物体内蛋白质等物质分子结构可以清楚地看到，它们一般呈不对称的结构形式。科学研究还发现，不对称原生质的新陈代谢活动能力，比起左右对称的化学物至少要快三倍。由此可见，不对称性对生命的进化有着重要的意义。自然界的发展，正是一个对称性不断减少的过程。
其实，不仅在自然界，即使在崇尚完美的人类文明中，绝对的对称也并不讨好。一幅看来近似左右对称的山水画，能给人以美的享受。但是如果一幅完全左右对称的山水画，呆板而缺少生气，与充满活力的自然景观毫无共同之处，根本无美可言。
有时，对对称性或者平衡性的某种破坏，哪怕是微小破坏，也会带来不可思议的美妙结果。从这种意义上来说，或许完美并不意味着绝对的对称，恰恰是对称的打破带来了完美。
“宇称不守恒原理”的影响是深远的。许多人说：“很难想象，假若没有杨和李等的工作，今天的理论物理会是什么样子？！”1998年年末，物理学家发现首例违背时间对称性事件。欧洲原子能研究中心的科研人员发现，正负K介子在转换过程中存在时间上的不对称性。这一发现虽然有助于完善宇宙大爆炸理论，但却动摇了“基本物理定律应在时间上对称”的观点。
物理学上这种不辨过去与未来的特性被称为时间对称性。经典物理学定律都假定时间无方向，而且也确实在宏观世界中通过了检验。但近几十年来，物理学家一直在研究时间对称性在微观世界中是否同样适用。欧洲原子能研究中心的一个小组经过长达三年的研究最近终于获得了突破。他们的实验观测首次证明，至少在中性K介子衰变过程中，时间违背了对称性。
由来自九个国家近百名研究人员组成的这一小组在实验中研究了K介子反K介子相互转换的过程。介子是一种质量比电子大，但比质子与中子小，自旋为整数，参与强相互作用的粒子，按内部量子数可分为π介子、ρ介子和K介子等。研究人员在实验中发现，反K介子转换为K介子的速率要比其时间逆转过程、即K介子转变为反K介子来得要快。这是物理学史上首次直接观测到时间不对称现象。
现代宇宙理论曾认为，宇宙大爆炸之初应该产生等量物质和反物质，但当今的宇宙却主要为物质世界所主宰，这一现象一直让人困惑。欧洲核子中心新实验证明，反物质转化为物质的速度要快于其相反过程，因此它为宇宙中物质量为何远远超过反物质量提供了部分答案。
另外，新成果对物理学基本对称定律研究也有重要意义。物理学家们一直认为，除了基本物理定律不受时间方向性影响外，物体在空间物理反射的过程以及粒子与反粒子的变换过程也应遵循对称性。时间、宇称和电荷守恒定律被认为是支撑现代物理学的基础之一。
本世纪50年代来，物理学家先后发现一些守恒定律有时并不完全满足对称性。美籍华人物理学家杨振宁和李政道曾提出弱相互作用中宇称不守恒理论并经实验证实，之后美国人詹姆斯·克罗宁和瓦尔·菲奇又发现K介子衰变过程违背宇称和电荷联合对称法则，他们都因此而获诺贝尔物理学奖。由于时间、宇称和电荷作为一个整体被认为应该守恒，物理学家们曾猜想说，时间在特定情况下会违背对称性。欧洲核子中心的成果首次证实了这一猜想。
1999年3月，科学家称直接观测证明电荷宇称定律有误。美国费米实验室宣布说，该实验室以前所未有的精度，基本“确切无疑”地证明中性K介子在衰变过程中直接违背了电荷宇称联合对称法则。这一结果被认为是物质和反物质研究领域的一项重要进展。
目前普遍接受的物理学理论认为，每一种基本粒子都有其对应的反粒子。譬如说与带负电的电子相对应，就存在质量相同、携带电荷正好相反的正电子。在反物质理论提出后，科学家们一直认为，粒子和反粒子之间在特性上存在对称，就象人们通过镜子看自己一样。这些对称特性主要包括基本物理定律不受时间方向性影响，以及空间反射下的物理过程以及粒子与反粒子的变换过程遵循对称，它们分别被称为时间、宇称和电荷守恒定律。
1964年，美国物理学家克洛宁和菲奇发现，K介子与其反物质反K介子之间违背宇称和电荷联合守恒定律。但两位物理学家主要通过K介子与反K介子的量子力学波动效应而观测到其违背电荷宇称守恒现象，因此被认为是一种间接观测。自60年代以来，世界各国物理学家也先后得出一些类似结果，但基本也都属于间接观测范畴。而要想直接证明K介子违背宇称和电荷联合守恒定律，其主要途径是研究K介子衰变为其它粒子的过程。K介子可衰变为两个介子。物理学家们曾从理论上指出，通过实验测量出一定数量K介子中有多少衰变为介子，这一比值如果不接近零，那么即可被视为直接证明了宇称和电荷联合定律不守恒。
据报道，各国科学家们近年来一直在从事K介子衰变为介子比值的测算，但所获得结果都无法被认为是确切的证明。而费米实验室所获得的最新数值结果（0.00280误差0.00041），由于其精确度比此前实验都有所提高，从而直接证明了宇称和电荷守恒定律确实有局限性。
宇称和电荷联合定律不守恒最早发现者之一、曾获1980年诺贝尔物理奖的克洛宁教授在评价费米实验室新成果时称，这是自发现违背宇称和电荷守恒定律的现象35年来，人们首次获得的有关该问题真正新的认识。普林斯顿大学教授瓦尔·菲奇说：“这个结果让人极其诧异，这是完全没有预料到的，它非常、非常有意思。”
科学家计划继续在费米实验室进行实验和计算，以验证这些最新观察结果是否确实。与此同时，如果你想知道世界为什么会是现在这个样子，答案完全就在于左右之间的差异——你只要看看镜子就行了。
在结尾我们还要介绍两个人，同样也是华裔物理学家。一个叫吴健雄女士。一个女士，取了一个男人的名字。但她其实是美女。
就是她用实验证实了杨振宁和李政道提出的宇称不守恒理论的。从而使得杨李二人在提出理论的第二年就获得诺贝尔奖。但吴健雄女士本人却没有获奖。
下面是关于她的简介：吴健雄（1912.5.31-1997.2.16），生于江苏省苏州太仓浏河镇，美籍华人，著名核物理学家、被誉为“东方居里夫人”，世界物理女王、原子弹之母、原子核物理的女王、最伟大的实验物理学家，在β衰变研究领域具有世界性的贡献。
中华民国二十三年（1934年）毕业于国立中央大学物理系获学士学位，1940年毕业于加州大学伯克利分校（UC Berkeley）获物理学博士学位，1952年任哥伦比亚大学副教授，1958年升为教授，1958当选为美国科学院院士，1975年获美国最高科学荣誉—国家科学勋章， 1990年，中国科学院紫金山天文台将国际编号为2752号的小行星命名为“吴健雄星”，1994年当选为中国科学院首批外籍院士。
吴健雄主要学术工作是用β衰变实验证明了在弱相互作用中的宇称不守恒，用实验证明了核β衰变在矢量流守恒定律，μ子、介子和反质子物理方面的实验研究，验证“弱相互作用下的宇称不守恒”，奠定了吴健雄作为世界一流实验物理学家的地位，许多著名科学家都为她没有因该项成就同杨振宁与李政道同获诺贝尔物理奖而疑惑不平，但已被公认为世界最杰出的物理学家之一。
李政道：李政道，1926年11月25日生于上海，江苏苏州人，哥伦比亚大学全校级教授，美籍华裔物理学家，诺贝尔物理学奖获得者，因在宇称不守恒、李模型、相对论性重离子碰撞（RHIC）物理、和非拓扑孤立子场论等领域的贡献闻名。
1957年，与杨振宁一起，因发现弱作用中宇称不守恒而获得诺贝尔物理学奖。1979年到1989年的十年内，共派出了915位研究生，并得到美方资助。1985年，他又倡导成立了中国博士后流动站和中国博士后科学基金会，并担任全国博士后管理委员会顾问和中国博士后科学基金会名誉理事长。1986年，他争取到意大利的经费，在中国科学院的支持下，创立了中国高等科学技术中心（CCAST）并担任主任。其后，成立了在浙江大学的浙江近代物理中心和在复旦大学的李政道实验物理中心。
2004年任RIKEN-BNL研究中心名誉主任。2006年至今任北京大学高能物理研究中心主任。2016年获得“2015中华文化人物”荣誉。
虽然杨振宁，李政道，吴健雄都是华裔物理学家，但终究是从中国走出去的科学家。就说明了，中国人是聪明的，中国人搞科研是很有魄力的。中国的飞速发展，也印证了这一点。
从诺特定理到宇称守恒是进步，从宇称守恒到宇称不守恒，更是突破。未来我们一定会弄明白，宇称不守恒的根本原因。
因为我们人类时时刻刻都在准备突破。但你要突破，首先要学习很多很多的知识，高等物理，高等数学，还有对物理，对哲学的感悟。我希望你成为科学家，然后我会在这本书中，很荣幸的也介绍你，让更多人的看到你的研究成果。
摘自独立学者灵遁者量子力学书籍《见微知著》
你认为德布罗意波动是正确的吗？
老朱认为德布罗意波是正确的，接下来我将从波粒发展史、德布罗意物质波的提出过程以及德布罗意波的验证三方面进行讲解我的观点。
波粒发展史光究竟是什么？现在物理学认为，光即是波也是粒子，即波粒二象性，但你可能不知道，关于光是波还是粒，科学界争论了几百年。
最早提出光的波动理论的是胡克，17世纪时与胡克争论最激烈的是牛顿，牛顿认为光是一种微粒，二者关于此事一直争论不休，并没有得出定论。
19世纪开始，托马斯•杨做了著名的双缝干涉实验、菲涅尔提出圆板衍射、马吕斯观察到光的偏振现象，这等于对光的微粒说宣判死刑，光是一种波普遍被科学界接受，这其中最著名的持反对意见者，当属泊松，但泊松亮斑一事，却成为了光的波动说最强有力的证据，19世纪60年代和80年代，麦克斯韦和赫兹先后从理论和实验证明光是电磁波的本质，光的波动理论似乎已经十分完美。
但物理学的大厦基本建成之际，天空弥留的两朵乌云之一——黑体辐射问题却阻碍了物理大厦的竣工。
经典物理学理论不能够完美解释黑体辐射问题，最著名的解释公式是维恩公式和瑞利公式，但前者在长波区与实验现象偏离很大，后者在短波区与实验现象偏离很大，科学界称之为“紫外灾难”，物理学的发展似乎因此而止步。
为了解决黑体辐射问题，普朗克提出能量子假说，这种连他本人都不能相信的理论却解决了黑体辐射公式与实验现象不符这一疑难杂症，后来普朗克自己不得不承认：微观世界的某些规律，在宏观世界看来非常的奇怪。
继普朗克提出能量子假说后，人们发现，经典电磁理论不能够解释光电效应，物理学似乎又陷入了瓶颈，受普朗克能量子假说影响，爱因斯坦提出光子假说，经典电磁理论所不能解释的光电效应，就这么被完美的解决了。普朗克能量子假说连他本人都犹豫是否正确，因此在科学界并没有被普遍接受，但年轻的爱因斯坦却接受了这一观点，他认识到了能量子的意义，并提出了光子假说。
1918—1922年，康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现光除了能量之外，还具有动量，这一发现被后世学者称之为康普顿效应。
爱因斯坦光子假说和康普顿效应使光的粒子说重新回到人们视野，于是人们意识到，光即是一种波，也是一种粒子。
德布罗意提出物质波1924年，法国巴黎大学的德布罗意考虑到普朗克能量子和爱因斯坦光子假说理论的成功，他在自己的博士论文中大胆的提出把波粒二象性应用到实物粒子，他认为几个世纪以来人们一直研究光的波动性而忽略了光的粒子性，那在实物粒子中是否犯了相反的错误呢？于是他提出假设：实物粒子也具有波动性，这种与实物粒子相联系的波被称为德布罗意波或物质波。
德布罗意波的验证任何一个物理定律的提出，都要经得起实验的验证，物理是一门以理论和实验为基础的学科，万有引力定律如此，相对论如此，同样要证明实物粒子具有波动性，实验验证是必不可少的过程。
1927年戴维孙和汤姆孙利用电子进行衍射实验，观察到了电子的衍射条纹，这说明电子具有波动性，即实物粒子具有波动性，后来科学家又陆续证明质子、中子、原子、分子都具有波动性。因此德布罗意物质波由假说变为被科学界承认的事实。
有的人可能会想，为什么不用铁球这类宏观物质来实验验证，相对于电子容易的多而且更具有说服力。一个重要原因是因为宏观粒子运动时波动性表现不明显，无法观察到实验现象，而微观实物粒子波动性大，更容易观察到实验现象。
结语：德布罗意波是已经被验证的理论，是科学工作者切实观察到的实验现象，它说明实物粒子的运动也具有波动性，即自然界物质运动所遵从的法则。
这不正好说明电子以光速自旋吗？
1911年，卢瑟福通过α粒子的散射实验给出了原子结构的核式行星模型。这种模型认为原子几乎所有的质量都集中在很小的一个带正电的原子核上，带负电的电子像行星绕着太阳转那样绕着原子核转动。这个模型很有影响力，在这个模型中电子也好原子核也罢，都被不自觉地当作一个个粒子（或者小球）去处理。
1921年，斯特恩和格拉赫做了一个非常重要的实验。他们将一束银原子通过一个非均匀的磁场，有磁矩的物体在非均匀磁场中会受到力的作用，在力的作用下银原子的运动轨迹会发生偏转。银原子最后竟然分裂成了两束，这意味着具有两个不同的磁矩。如果根据当时已知的轨道角动量理论，银原子束只能分裂为奇数条，要解释分裂为偶数条，需要引入新的概念。
地球绕太阳公转的同时也会自转，电子绕原子核转动的过程中会不会也在自转？1925年两位年轻的学生乌伦贝克和古德斯密特提出了电子自旋的假设，他们的设想可以解释很多问题。他们将论文交给德高望重的洛伦兹后，洛伦兹发现了其中的问题。洛伦兹通过计算发现，如果电子这个小球在自转，那么它表面转动的速度将大大超过光速。当时爱因斯坦已成为科学界的领袖，相对论的正确性在科学界已成为共识，电子表面转动的速度超过光速，这样的假设是不可取的。
两位年轻的学生正想着拿回论文，他们的导师艾伦菲斯特却已将论文投出，并说了那有名的一句：“你们还年轻，有点错误不要紧。”后来人们认识到，电子自旋概念是二十世纪最重要的概念之一。
今天人们已经认识到，电子的“自旋”并不是自转的意思，它是像质量、电荷量那样的内禀属性，不能望名生义地认为电子的自旋就是电子这个小球绕着一个轴自转。电子并非是像经典物理学中所设想的小球那个模样，没有任何实验测出过电子半径的下限，自旋这个概念在经典力学中没有相对应的概念。后来，自旋这个内禀属性可以通过狄拉克方程推导出来。
地球上有没有发现过四维物体的三维投影？
对于我们目前所处的时空来说，我们处于三维空间里，那四维物体是什么呢？首先我们可以肯定的是，它肯定处于四维空间中，但因我们处于三维空间，自是看不到也摸不着四维物体的。
我们三维物体是由长，宽，高三个条件构成的，而四维物体毫无疑问也包括这仨，但不为人知的是，它也就多了另外一个条件才能支撑其存在于四维空间中。许多人都认为四维空间是由长宽高外加一个时间维组成，其实并不是，时间它并不具备空间性，它同样存在三维或四维空间中，只不过时间是相对存在的。
根据数学家推理出来的高纬度空间，四维空间其实就是三维空间沿着某条轴线排列成的，而三维空间里的物体是几乎看不到这条轴线以及四维空间的，相反四维空间中的物体就可以看到三维空间里的物体。可以说这就是一个规律，低纬度空间里的生物不能轻易发现高纬度空间的存在，而高纬度空间的生物却可以轻易看到低纬度空间中的所有存在。
就比如一个三维空间的球体让它经过二维空间，在二维空间中，它就会先以某个点出现，然后慢慢变成一条线了，慢慢变长，过了一会，又开始缩短，最后缩短回一点消失，始终不会呈球体的形状出现，因为毕竟是在二维空间中，它不可能以三维空间里的形状出现的。所以二维空间里的生物就会感觉甚是奇怪，这同样可以适用于四维空间的物体经过我们三维空间，我们无法看到它们真正的面目，所以只能以三维空间里的形式呈现，但又会表现得神秘莫测。有可能我们听到的一些无法用科学解释的现象就是四维空间中的物体经过三维空间时的投影。
当然了，这也只是一个猜测，毕竟我们身处三维空间里，看不到四维空间以及其中的物体，也并没有确切的证据能够证明四维空间的存在，所以一切也都只是猜测而已。
如何用matlab求解定态薛定谔方程？
摘要：本文首先对薛定谔方程的提出及发展做了一个简单介绍。
然后，以在一维空间运动的粒子构成的谐振子的体系为例，详细介绍了矩阵法求解薛定谔方程的过程及公式推导。最后，通过matlab编程仿真实现了求解结果。关键词：定态薛定谔方程求解 矩阵法 MATLAB仿真 薛定谔方程简介 1.1背景资料 薛定谔方程是由奥地利物理学家薛定谔提出的量子力学中的一个基本方程，是将物质波的概念和波动方程相结合建立的二阶偏微分方程，可描述微观粒子的运动，每个微观系统都有一个相应的薛定谔方程式，通过解方程可得到波函数的具体形式以及对应的能量，从而了解微观系统的性质。其仅适用于速度不太大的非相对论粒子，其中也没有包含关于粒子自旋的描述。当计及相对论效应时，薛定谔方程由相对论量子力学方程所取代，其中自然包含了粒子的自旋。薛定谔方程建立于 1926年。它是一个非相对论的波动方程。它反映了描述微观粒子的状态随时间变化的规律，它在量子力学中的地位相当于牛顿定律对于经典力学一样，是量子力学的基本假设之一。设描述微观粒子状态的波函数为Ψ（r，t），质量为m的微观粒子在势场V（r，t）中运动的薛定谔方程为 在给定初始条件和边界条件以及波函数所满足的单值、有限、连续的条件下，可解出波函数Ψ（r，t）。由此可计算粒子的分布概率和任何可能实验的平均值（期望值）。当势函数V不依赖于时间t时，粒子具有确定的能量，粒子的状态称为定态。定态时的波函数可写成式中Ψ（r）称为定态波函数，满足定态薛定谔方程，这一方程在数学上称为本征方程，式中E为本征值，是定态能量，Ψ（r）又称为属于本征值E的本征函数。 量子力学中求解粒子问题常归结为解薛定谔方程或定态薛定谔方程。薛定谔方程揭示了微观物理世界物质运动的基本规律，被广泛地用于原子物理、核物理和固体物理，对于原子、分子、核、固体等一系列问题中求解的结果都与实际符合得很好。定态薛定谔方程直角坐标系形式 定态薛定谔方程球坐标系形式 1.2定态薛定谔方程 条件 V（r,t）=V(r)， 与t无关。用分离变量法, 令Ψ=φ(r)f(t)，代入薛定谔方程，得两个方程： 此称定态薛定谔方程 整个定态波函数形式： 特点： 波函数由空间部分函数与时间部分函数相乘； B．时间部分函数是确定的。定态波函数几率密度W与t无关，几率分布不随时间而变，因此称为定态。1.3本征方程、本征函数与本征值 算符： 本征方程： λ：本征值，有多个，甚至无穷多个 ψλ：本征值为λ的本征函数，也有多个，甚至无穷多个，有时一个本征值对应多个不同的本征函数，这称为简并。若一个本征值对应的不同本征函数数目为N，则称N重简并。1.4 定态情况下的薛定谔方程一般解 1、定态薛定谔方程或不含时的薛定谔方程是能量本征方程，E就称为体系的能量本征值，而相应的解称为能量的本征函数。2、当不显含时时，体系的能量是收恒量，可用分离变量。3、解定态薛定谔方程，关键是写出哈密顿量算符。2. 利用矩阵法求解薛定谔方程 以在一维空间运动的粒子构成的谐振子的体系为例。该粒子的势能是，是谐振子的角频率，因此谐振子的哈密顿量为 。当时，谐振子的势能变为无穷大，因此，粒子只能在有限的空间上运动，并且能量值谱是分立的。下面采用矩阵的方法，确定谐振子的能量分立值。从运动方程出发 （1） 而势能 那么 又代入上式（1）得 即 （2） 在矩阵形式下，该方程可以写为 含时坐标矩阵元 （3） 对它求导，我们得到 代入上式后，有 （4） 其中 （5） 所以，除了当或外，所有的坐标矩阵元都等于零 当时，由（5）式有 即 同理， 因此，只有变化时，才能得到频率即 所以不为零的坐标矩阵元为 根据定义[12-14] 对于存在的波函数，应为实数，所有的矩阵元也为实数，由厄密算符的性质得 为了计算坐标的矩阵元，由对易关系 又 代入上式易得 写为矩阵形式，有 根据矩阵的乘法规则，有 又，则有由前面的分析知，只有时，才存在矩阵元，代入上式， 从该方程我们可以得出 矩阵元不为零，但是当时，矩阵元则 即 又 依次类推，得出 最后，我们得到坐标矩阵元不为零的表达式 又谐振子的能量可以用来表示，且，计算该能量得 其中，对于全部的1求和，只有当参数时坐标矩阵元不为零，因此得到 亦即 因此，谐振子的能级以为间隔，最低能级是 MATLAB仿真结果 线性谐振子的前六个本征函数 上图为线性谐振子的前六个本征函数，图中纵轴横线表示具有相同能量的经典线性谐振子的振动范围。有限方势阱前六个本征函数 上图为有限方势阱的前六个本征函数，图中纵轴横线表示具有相同能量的经典线性谐振子的振动范围。