波粒二象性——粒子概念在量子力学中是否有意义?我们是否该追问二次量子化?

量子客体通常被认作同时展现波与粒子的性质。所谓粒子,是指局域于空间极小体积内、且不能同时处于空间两个不相交区域的客体;相反,波是指分布式的客体,在某些情况下可占据空间两个或多个不相交区域。量子形式体系至今未能解释所谓的波函数“坍缩”,即波函数在遭遇宏观客体时收缩至空间某一小区域。这似乎发生于“哪条路径”实验中。对此行为一种极具吸引力的解释是粒子的想法,即粒子局域于波函数的某个有限部分。本文对粒子概念提出质疑。基于Tan、Walls与Collett实验的一个变体,文章证明该概念会导致粒子必须同时处于彼此相距两地的情形,这违背了粒子本身的定义。另一论据基于Afshar实验的修正版本,表明粒子概念存在问题。当波函数穿过场时,粒子概念还带来额外困难。近期S. Savasta及其合作者在腔量子电动力学的研究中,似乎出现了解决这些困难的一种意外可能,其涉及虚粒子。本文简要描述了其中一项研究。不过,由于尚待实验结果,现在断定其支持还是反对粒子概念都为时过早。